目 录
1. 光电作用中的新粒子
2. 猫主子难服侍？来点音乐试试
3. 假如能像操控电子相同操控光子，未来芯片将变成怎样？
4. 少吃点儿真能促进长命么？
5. 地球构成的速度快得“超乎幻想”？
6. 癌细胞染色体反常未必是坏事
7. 乖僻的量子概率
8. 大方or自私？神经元舞蹈中找答案
撰文 | 董唯元、顾舒晨、刘航、洪俊贤、姜小满、陈航、韩若冰
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光电作用中的新粒子
了解引力定律和空气阻尼是一回事，核算一片树叶飘落的时刻和落点则是另一回事。当简练高雅的基础理论应用于凝聚态物理中的具体问题时，相似的状况就会呈现，各式各样的修正项会使局势反常杂乱。课本上寥寥几个字母的哈密顿量表达式，在实际中常常变成占有半页纸的数学符号宏篇。
数学核算的繁杂姑且可以交给核算机处理，真实的困难在于，怎么找到适宜的模型来定量地构建这些修正项。一方面，评论抱负状况时疏忽的那些次级彼此作用在实际情境中往往大到不行疏忽；另一方面，研讨者期望寻觅的别致特性也往往藏匿于奇妙的特别彼此作用之间。因而，构建既满足周全又详略妥当、使核算可行还能提醒特定物理性质的模型，就成为了凝聚态研讨者们各显神通的竞技场。
仅在半导体光电作用方面，常见的多体模型就有Hubbard模型、扩展Hubbard模型、Falicov-Kimball模型、Pariser-Parr-Pople模型……等等。每一个成功的构建都可以用提出者的姓名来命名，足见此类问题的难度和重要性。
除了各种模型理论，研讨者还会引进许多准粒子。例如，电子受激跃迁后会在原能级留下一个空位，它对体系中其他粒子的作用在数学上就等效于带一个单位正电荷的虚拟粒子，所以“电子空穴”就成了凝聚态研讨者最常常运用的准粒子之一。相似这样具有数学等效性的准粒子还有许多，它们不光可以协助简化凝聚态物理自身的研讨，还一同辅佐和启发了许多理论物理的研讨工作。
最近，一个欧洲研讨团队在半导体光电作用的仿真模仿中，意外地发现了一种性质十分风趣的准粒子[1]。这种准粒子其实是两个形影相随的电子空穴对，他们被电荷密度波“促成”在一同，前后相位差一向保持在180°（π），所以研讨团队就将这种准粒子命名为π粒子（π-ton）。
两种准粒子的物理进程示意图（上）和费曼图（下）。左面的图标明激子（exciton），入射的光子（黄色波涛线）激起材猜中的电子，构成一个电子-空穴对（空心和实心圆圈），电子和带正电的空穴之间具有库伦作用（赤色波涛线），它们彼此结兼并释放出一个光子。右边的图则标明两个电子-空穴对构成的π粒子[1, 2]。
随后研讨团队又尝试了数种其他模型进行仿真，作用都发现了这种一同的粒子。这就好像动物学家在不同地舆和气候条件的森林里，都发现了两只本来茕居的小兔子遽然手拉手并排行走的特别习性。这说明咱们本来对兔子习性的了解必定存在缺失。
事实上，整个量子理论都缘起于100多年前人们对光与物质彼此作用的探究，爱因斯坦便是因1905年那篇光电效应方面的论文而取得1921年的诺贝尔奖。近100年来，量子理论的开展又反过来进一步加深了半导体光电效应方面的研讨，并因而在资料科学、信息技术、新能源和现代工业等范畴眼花缭乱地收成着巨量作用。这次仿真模仿中发现的π粒子，假如可以在试验中得以验证，就当即可以应用于新式光伏资料的开发，极大尘垢现有资料的功用功率。
[1] DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.047401
[2]https://physicsworld.com/a/introducing-the-%cf%80-ton-which-could-be-the-newest-known-quasiparticle/
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猫主子难服侍？来点音乐试试
带不安分的猫主子去看兽医可以说是严重又影响。美国路易斯安那州立大学研讨团队的新研讨给广阔铲屎官们带来了好消息：播映适用于猫咪的音乐，可以有用地协助猫咪放松安静[1]。
音乐有助于身心安静的观念现已家喻户晓。此前也有研讨发现，全麻状况的猫对音乐仍然会有生理呼应，听到古典音乐时也好像愈加放松安静[2, 3]。在最新的这项研讨中，科研团队考虑到猫与人类听觉的差异，依据猫宣布的有亲和性的声响，如呼噜声、吮吸声，以及猫发声响域的近似频率，挑选了特定的“撸猫音乐”。在试验中，20只宠物猫每隔两周承受一次体检，每次随机播映“撸猫音乐”、古典音乐或无音乐，之后别离检测猫的压力指数、反响得分和生理应激等目标。研讨发现，“撸猫音乐”可以有用地减小宠物猫的压力，使其冷静；相比之下，古典音乐和安静环境则无此作用。
这一发现[4]标明，特定的音乐不只有助于进步猫咪的幸福感，也可以在必定程度上协助兽医们安慰就诊猫咪，然后做出更精确的确诊。
爱猫的朋友们，你们心动了吗？
[1] Hampton A, Ford A, Cox RE III, et al. Effects of music on behavior and physiological stress response of domestic cats in a veterinary clinic. J Feline Med Surg 2020; 22: 122-128. https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/1098612X19828131
[2] Mira F, Costa A, Mendes E, et al. A pilot study exploring the effects of musical genres on the depth of general anaesthesia assessed by haemodynamic responses. J Feline Med Surg 2016; 18: 673-678.
[3] Mira F, Costa A, Mendes E, et al. Influence of music and its genres on respiratory rate and pupil diameter variations in cats under general anaesthesia: contribution to promoting patient safety. J Feline Med Surg 2016; 18: 150-159.
[4] https://retion and differentiation of the proto-Earth." Science Advances 6.7 (2020): eaay7604.
[3]https://healthsciences.ku.dk/newsfaculty-news/2020/02/the-earth-formed-much-faster-than-previously-thought/
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癌细胞染色体反常未必是坏事
癌细胞以其基因紊乱而臭名远扬。癌细胞一般包括很多的DNA骤变，并且大多存在染色体数目反常。一些晚期肿瘤甚至会呈现含有100多条染色体的细胞，而正常体细胞中仅有46条染色体。
缺失的或额定的单条染色领会形成一种称为非整倍性（aneuploidy）的反常。以往的研讨标明，高水平的非整倍性与癌症的侵袭性和患者预后不良有关。可是，美国冷泉港试验室的研讨人员宣布在《发育细胞》杂志上的新研讨[1]称，并不是一切的非整倍性都能促进癌症发展，某些非整倍性反而按捺了癌症的搬运才能。
研讨人员对一组人类细胞做出了改造，使每个细胞都含有一条不同染色体的额定复制，并确保细胞在其他各方面相同。因为高度侵袭性的癌细胞往往对错整倍体，因而研讨人员估计，一切或大多数非整倍体都会有助于癌症的搬运行为。可是试验室的测验作用令人惊奇，非整倍性和癌症的搬运性体现出了更杂乱的联系，不同的染色领会发生各种不同的影响——某些额定的染色体对癌症搬运没有影响，而另一些实际上按捺了搬运。
研讨小组对患者临床数据的剖析也显现出相似的状况。雨过天晴整体而言，非整倍性水平高的癌症患者生存率最差，但某些染色体的额定复制与患者的生存率添加相关，只不过这些有利的染色体反常比起不良的反常更少见。
[1] https://后缀的邮箱，论文中也没有志足意满地为自己的办法命名，可是他们所提出的办法却的确展示了十分优异的特色。不只兼容性十分广，简直对一切非高斯性的子类都有用，并且核算杂乱度和快捷度方面也显着优于现在的一切其他办法。
[1] Xiang S H, Zhao Y J, Xiang C, et al. A method for efficiently estimating non-Gaussianity of continuous-variable quantum states[J]. The European Physical Journal D, 2020, 74(1): 16.
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大方or自私？神经元舞蹈中找答案
路过乞讨者时，为什么有人大方解囊，有人冷酷走过？大方和自私的生物学来源长时间令神经科学家入神。作为群居动物，灵长类依赖于协作；可是在资源匮乏或寻求位置时，自私往往会胜出。美国耶鲁大学的研讨者2月24日宣布于《天然神经科学》杂志的一项新研讨[1, 2]发现，这种现象的答案或许藏在大脑两个特定区域之间杂乱而有节奏的神经元舞蹈（neuronal dance）中。
印象学研讨显现，大脑中许多区域都与做出共享决议相关。耶鲁大学心理学和神经科学助理教授、论文的榜首作者 Steve Chang和他的搭档设定了不同场景，让山公决议是否与其火伴共享果汁，并首要调查山公大脑中杏仁核（大脑的一个相对原始的区域）与内侧额叶皮层（该区域担任发生更深思熟虑的主意）之间的神经元活动。
在一个场景中，山公要决议把果汁共享给火伴或是丢掉。在另一个场景中，山公可以再一次进行挑选单独喝果汁或和火伴一同共享。作用山公们更倾向于单独喝果汁。可是，假如第二个场景是看着果汁被扔垃圾桶，山公们就更乐意把果汁共享给火伴。两种状况下，研讨人员都发现了大脑两个区域之间的神经元活动彼此作用的不同形式。当山公体现得大方或亲社会时，两个脑区之间的彼此作用高度同步；当它们体现得反社会时，这种同步率显着降低了。研讨者们发现，可以终究靠这种同步率的差别来猜测山公们的决议，只需要检查神经元数据即可。
该研讨还发现了大脑在决议计划进程中的其他分解特征。比方，当动物做出亲社会或反社会决议时，神经元彼此作用的传输频率不同，频率巨细由神经元触发的大脑区域决议。
“咱们发现了一种神经同步率的一同特征，它能反映大脑做出了亲社会仍是反社会的决议，”Chang说。“咱们都知道大方程度存在个体差异，或许吝啬鬼便是没有很高的同步率。”
[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-02/yu-wmc021920.php
[2] Dal Monte, O., Chu, C.C.J., Fagan, N.A. et al. Specialized medial prefrontal–amygdala coordination in other-regarding decision preference. Nat Neurosci (2020). https://doi.org/10.1038/s41593-020-0593-y
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