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· 神經科學 ·
研究者發現一組讓小鼠“冬眠”的神經元
哺乳動物身體與大腦之間的交流十分重要，但關於迷走神經傳入訊號和相應的大腦回路對內臟感知的關係，目前科學家還未完全弄清。在最近一項發表於《自然·代謝》（Nature Metabolism）上的新研究中，研究者發現了一組控制小鼠腦-心臟-腸軸（brain-heart-gut axis）的神經元，這些神經元被啟用後可誘導小鼠進入類似冬眠的低代謝狀態。
研究人員發現了一組位於小鼠顱底附近的神經元群，這些神經元會將腸道和心臟受到的機械拉伸傳遞給大腦。他們發現，同時、重複啟用這些神經元會讓小鼠進入一種類似冬眠的狀態，表現為心率、血壓和全身代謝水平的下降。研究者表示，這一發現可能在開發心臟代謝疾病治療方法和延長壽命方面起到重要作用；甚至可用於更廣泛的應用領域，比如減緩宇航員的新陳代謝率，以實現長時間的太空旅行。（GEORGIA STATE UNIVERSITY）
· 核聚變·
全超導託卡馬克裝置實現億度千秒高約束模等離子體執行
世界首個全超導託卡馬克裝置EAST（圖片來源：中國科學院等離子體物理研究所）
核聚變能源具有資源豐富、無碳排放和清潔安全等突出優點，是人類未來最主要的清潔能源之一。目前比較有希望的兩種實現核聚變的方法分別是磁約束核聚變和慣性約束核聚變，我國的EAST全超導託卡馬克裝置（東方超環）屬於前者。1月20日，世界首個全超導託卡馬克EAST裝置獲得重大成果，成功在等離子體溫度超1億度的情況下，維持1066秒的穩態長脈衝高約束模等離子體執行，再次創造了託卡馬克裝置高約束模執行新的世界紀錄。
高約束執行模式因其效率高、經濟性強，是未來聚變實驗堆和工程堆穩態執行的基本模式。高約束模面臨的最大挑戰是高約束條件下邊緣局域模引起的等離子體邊緣區溫度、密度臺基的突然崩塌，該過程釋放的強脈衝熱流會導致偏濾器熱負荷過載、靶板材料濺射損傷，大量雜質進入芯部等離子體引起大破裂，在實驗裝置上實現長脈衝穩態高約束模挑戰大、難度高。（中國科學院等離子體物理研究所）
· 天文學·
磁星之外的快速射電暴
目前關於快速射電暴的理論認為，快速射電暴主要是由一些磁化的年輕中子星產生的。而近日一篇發表於《天體物理學雜誌通訊》（The Astrophysical Journal Letters）的論文則表示，天文學家發現一個重複的快速射電暴FRB 20240209A位於一個古老的星系中，這可能暗示快速射電暴有磁化中子星之外的起源。
2024年2月，加拿大氫強度測繪實驗（CHIME）探測到了名為FRB 20240209A的快速射電暴，這次快速射電暴能量超過了我們太陽一整年釋放的能量。經過光學望遠鏡補充觀測後，研究人員發現該快速射電暴位於一個星系的外緣，這個星系距離地球僅20億光年、已有113億年的歷史，這也是目前快速射電暴宿主星系中，質量最大的。在這樣古老的星系中，已經不存在年老的中子星，這說明快速射電暴除了磁化中子星，可能也會有其他的來源。（NORTHWESTERN UNIVERSITY）
· 化學·
從“液體黃金”尿液中提取肥料
尿液含有化學物質尿素，尿素富含氮，而氮是肥料的重要成分。由於在農業中的潛在用途，尿液在某些場景下被譽為“液體黃金”，但通常情況下仍被視為廢物。《自然·催化》（Nature Catalysis）的一項研究報道了一種能淨化城市廢水並從尿液中提取一種有用物質的機制，或能用於作物施肥和其他目的。
研究者利用電化學反應去除廢水中的尿素，並以近100%的比例將尿素轉換成純的過碳醯胺——尿素中一種有用的固體衍生物，而且不需要使用複雜的純化步驟。收集到的過碳醯胺或有不同用途，包括環境水處理、消毒和促進作物生長。這種反應用一種碳基電極作為催化劑，加上大氣氧，能在低於傳統反應的溫度和壓強下產生過碳醯胺。這種系統被發現同時適用於人類和哺乳動物的尿液，比其他方法更廉價，而且能產生更純、更有價值的最終產物。研究者透過經濟分析計算發現，每日生產一公噸過碳醯胺只需要100平方米的土地，以及來自6382戶家庭或是3800頭奶牛的尿液，說明該方法的可行性很高。研究結果為今後研究該工藝的效率和可擴充套件性奠定了基礎。進一步升級或能實現更可持續的城市廢水管理實踐，以及對新獲得物質的創新使用。
· 流體力學·
如何在煮麵時煮出完美的鹽圈
將一把鹽撒入鍋中，可以形成圓環沉積物（圖片來源：Mathieu Souzy）
煮義大利麵時，當你向沸水中撒入鹽，鍋底常常會出現美麗的白色鹽環。近日，《流體物理學》（Physics of Fluids）的一項研究揭示了顆粒相互作用和流體擾動在這一現象中的關鍵作用。科學家們發現，鹽顆粒在水中的沉降行為受到顆粒大小、注入高度和體積等因素的影響，並展示了顆粒在沉降過程中如何形成不同的沉積形態。
來自荷蘭特溫特大學和法國農業、食品與環境國家研究所的科學家在一次義大利麵晚餐中偶然注意到鹽環現象，於是便提出了一個問題：如何在鍋中做出最完美的鹽環？為此，他們設計了一套透明水箱實驗系統，採用玻璃微球模擬鹽顆粒，並透過調整不同的變數，捕捉顆粒雲的沉降過程。研究表明，小顆粒傾向於形成緊湊的環形沉積，而大顆粒則會徑向擴散，最終形成均勻分佈。這一研究不僅加深了人們對沉降動力學的理解，更為工業設計高效顆粒篩分裝置和環境汙染物擴散研究提供了新思路。
另外，下一次煮麵時，不妨留意鹽環的形成，說不定你也能煮出一個完美的鹽圈！
封面來源：pixabay
撰寫：王昱、冬鳶、邵越