物理学家制造破纪录的“量子漩涡”来研究
（图片来源:uux.cn/Saibarakova Ilona via Shutterstock） 据美国生活科学网站（本·特纳）：科学家们在氦超流体中创造了一个巨大的量子龙卷风，他们想用它来探索黑洞的神秘本质。
这个漩涡由冷却到接近绝对零度的液氦制成，移动时没有摩擦，这使它模仿了旋转黑洞扭曲周围时空的方
【千问解读】
一幅漩涡的艺术家插图。
（图片来源:uux.cn/Saibarakova Ilona via Shutterstock）
据美国生活科学网站（本·特纳）：科学家们在氦超流体中创造了一个巨大的量子龙卷风，他们想用它来探索黑洞的神秘本质。
这个漩涡由冷却到接近绝对零度的液氦制成，移动时没有摩擦，这使它模仿了旋转黑洞扭曲周围时空的方式。
通过研究这个漩涡，物理学家可以对宇宙怪兽的行为获得重要的洞察力。
研究人员于3月20日在《自然》杂志上发表了他们的发现。
“使用超流氦使我们能够比以前在水中的实验更详细和准确地研究微小的表面波，”主要作者、英国诺丁汉大学的物理学家Patrik Svancara在一份声明中说。
“由于超流氦的粘度极小，我们能够细致地研究它们与超流龙卷风的相互作用，并将研究结果与我们自己的理论预测进行比较。
”
对于物理学家来说，黑洞的运作仍然是一个谜。
在这些极端物体的无限引力作用下，已知的物理定律被打破。
对于那些希望将爱因斯坦的广义相对论与量子力学结合起来的人来说，这意味着黑洞的时空扭曲提供了一种诱人的吸引力。
研究人员的黑洞漩涡模拟器照片。
（图片来源:uux.cn/Leonardo Solidoro）
在地球上没有灾难性时空破裂的情况下，这项新研究背后的团队着眼于一个可以模拟黑洞周围存在的一些极端漩涡的模型系统。
在将液氦过冷至绝对零度以上几个分数后，他们将其放入底部装有螺旋桨的容器中，以在液体中激起漩涡。
然后，通过观察超流体（其流动速度大约是水的500倍）如何移动，研究人员观察了其内部数千个微小漩涡是如何组合成一个巨大漩涡的。
Svancara在声明中说:“超流氦包含被称为量子漩涡的微小物体，它们倾向于相互扩散开来。
”“在我们的设置中，我们已经成功地将数万个量子限制在一个类似小型龙卷风的紧凑物体中，实现了一种在量子流体领域具有破纪录强度的涡流。
”
通过研究量子漩涡，科学家们发现了黑洞在太空中行为的令人信服的相似之处。
最值得注意的是，他们观察到了一种类似的黑洞现象，称为衰荡现象，即新合并的黑洞在其轴上摆动。
既然已经观察到了更简单的相似之处，研究人员将把他们的实验训练到黑洞行为更神秘的方面。
论文合着者、诺丁汉大学物理学教授西尔克·魏因福特纳在声明中说，这“最终可能会使我们预测量子场在天体物理黑洞周围的弯曲时空中的行为。
”
天体物理学家的研究可能为寻找暗物质提供
来源：uux.cn/？ 美国物理学会 据克莱姆森大学（Cindy Landrum）：暗物质是科学界最大的奥秘之一。
它不会吸收、反射或发光，所以我们看不到它。
但它的存在是由它对星系的引力效应所暗示的。
尽管暗物质约占宇宙的85%，但科学家对其基本性质知之甚少。
理论比比皆是，克莱姆森大学博士后亚历克斯·麦克丹尼尔的研究为暗物质的性质提供了一些迄今为止最严格的约束。
他的研究还揭示了一个小信号，如果是真的，可能在未来十年左右的某个时候得到证实。
这项研究发表在《物理评论D》杂志上。
麦克丹尼尔说：“随着数据的收集和未来的新发现，这个小小的提示可能会变成对暗物质模型的非常具体的探测。
”。
探测暗物质将是开创性的。
“暗物质是天体物理学中最重要的东西之一，我们对此几乎一无所知。
发现它将是一个巨大的突破，”克莱姆森物理与天文系副教授、麦克丹尼尔的顾问Marco Ajello说。
“无论谁发现，都可能获得诺贝尔奖。
这太大了。
” 在这项工作中，麦克丹尼尔和合作者正在矮星系中寻找自湮灭为普通物质和伽马射线的暗物质，伽马射线是一种最高能级的光。
矮星系是研究的理想之选，因为它们体积小，富含暗物质，而且大多缺乏其他可能污染研究结果的天体物理现象，如气体、尘埃和超新星。
麦克丹尼尔说：“我们之所以寻找这些，是因为理想情况下，它们会给我们一个干净的信号，或者让我们排除某些粒子理论。
”。
一些模型预测暗物质具有一定的质量或横截面，这是由于粒子的相互作用而发生特定事件的概率。
这将决定研究人员对伽马射线的预期。
他说，如果他们看不到这一点，他们可以排除这些质量和横截面。
克莱姆森大学前博士后、该研究的合着者克里斯·卡文说：“在这篇论文中，我们做了更多的排除，说暗物质不可能有这些质量或横截面。
”。
Karwin现在是美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的博士后。
“但与之前的研究相比，我们确实开始看到一些迹象，可能是来自这些系统的信号。
” 麦克丹尼尔的研究使用了更大的样本，其中包括额外发现的矮星系和比以前研究更多的数据。
他在研究中包括了大约50个矮星系，但他表示，随着新的、更强大的望远镜在不久的将来上线，他预计这个数字将增加到150到200个。
“新望远镜基本上是矮星系探测器，”他说。
“我们预计，通过这些改进，我们有可能实现真正的检测，而不是只有一点点信号提示。
” Ajello补充道，“如果（信号）是真实的，最终就会得到证实。
”
天体物理学家破解行星状星云中“消失”的硫
最大的PNe的表面亮度比最小的暗十万倍左右，直径可达3 pc。
致谢:uux.cn/欧空局/哈勃和美国国家航空航天局、欧洲南方天文台、NOAO/AURA/国家科学基金会。
据香港大学：香港大学HKU空间研究实验室LSR的两名天体物理学家终于解决了一个长达20年的天体物理学难题，该难题涉及在行星状星云PNe中发现的元素硫的含量低于预期，而其他元素和其他类型的天体物理物体的预期和测量值则低于预期。
长期以来，预期的硫含量似乎“在行动中缺失”。
然而，由于利用了高度准确和可靠的数据，他们在隐藏于众目睽睽之下后终于报到。
该团队最近在《天体物理学杂志快报》上报告了他们的发现。
PNe是垂死太阳短暂的发光、喷射、气态外壳，长期以来，专业和业余天文学家都因其多彩多样的形状而着迷。
与它们的宿主太阳相比，PNe的寿命只有几万年，而宿主太阳可能需要数十亿年才干通过PN阶段成为白矮星。
因此，PNe提供了太阳垂死挣扎几乎瞬间的快照。
它们是研究后期太阳演化的主要科学窗口，因为它们丰富的发射线光谱使人们能够详细研究它们的化学成分。
神奇的硫异常 过去的研究表明，PNe光谱似乎存在硫元素的不同缺乏。
这种不足很难解释，，因为在质量更大的太阳中，硫一种α元素应该与氧、氖、氩和氯等其他元素同步产生。
因此，它的宇宙丰度也应该成正比。
令人惊讶的是，尽管在H II区域氢离子化区域和蓝色致密宇宙岛中观察到硫和氧丰度之间存在很强的相关性，但源自中低质量太阳的PNe始终表现出较低的硫含量，从而导致了困扰天文学家数十年的神奇“硫异常”。
两个图的纵轴是硫相对于氢的丰度。
左图硫异常蓝色点代表PNe，绿色点代表HII地区和蓝色致密宇宙岛，其中硫相对于氧显示。
与PNe其他阿尔法元素预期和观察到的1:1锁步行为相比，PN测量的分散性较大。
右图:绿点和以前一样，但这次橙色点是来自VLT银河中心PN样本的PNe，硫与氩而不是氧相对应。
现在第一次看到硫的同步行为，异常几乎消失的平行轨迹和更紧密的关系。
Credit:uux.cn/改编自《天体物理学杂志快报》。
DOI: 10.3847 解开秘密 谭淑玉毕业于HKU大学物理学硕士学位，是HKU LSR分校的研究助理，她和她的导师昆汀·帕克教授LSR的主任一起使用了一个前所未有的样本，对位于银河系中心的大约130个PNe进行了异常高信噪比S/N的光谱研究。
这个特殊的数据集具有最小的背景噪声，允许对光谱特征进行清晰而详细的检查，帮助团队有效地处理和解决这个秘密。
这些PNe是使用位于智利的世界领先的欧洲南方天文台ESO8米甚大望远镜观测到的。
事实证明，这种异常本质上是PNe光谱中硫发射线数据质量差的结果。
发现使用氧当作其他元素的基本金属性比较物是不准确的，相反，氩显示出与硫的氧更强的相关性，并被建议当作金属性的更可靠指标和合适的比较元素。
智利ESO望远镜拍摄的行星状星云PN NGC 5189。
有人说它看起来像中国在太空中的飞龙。
图像:uux.cn/ESO 因此，当一个大的、精心挑选的PNe样本在大型望远镜上以高信噪比进行光谱观测时，不仅数据第一次揭示了PNe硫的强烈同步行为，正如其他类型的天体物理物体所看到和预期的那样，而且异常本身也有效地消失了。
作者有效地驳斥了先前的说法，即行星状星云中的硫异常是被低估的较高硫电离阶段或弱硫线通量的结果。
这一发现强调了高质量数据在揭开科学谜团方面的至关主要性。
