环球科学：下一代太阳能电池：可完全回收；已知最高能...

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　　· 物理学 ·

　　已知最高能中微子现身

　　中微子是一种基本粒子，极少与物质中的亚原子成分（如质子和中子）发生相互作用。因此，宇宙中微子很难检测，需要使用数千台高灵敏度“相机”，将它们嵌入如冰和水这样的大型透明物质。当高能中微子在探测器附近发生相互作用，它们会产生带电粒子，发出光辐射。最近，欧洲立方千米中微子望远镜（KM3NeT）合作项目在《自然》（Nature）上报告称，检测到了迄今发现的最高能宇宙中微子，其能量估计比此前检测到的任何中微子高约30倍。

　　该望远镜由两个搜寻此类信号的探测器ARCA和ORCA组成，分别位于意大利西西里岛和法国普罗旺斯附近的地中海底3450米和2450米深处。KM3NeT合作项目在望远镜建设期间分析了其数据。2023年2月13日，ARCA探测器发现了一个高能缪子的信号。研究者估计，这一粒子能量在约120拍电子伏（PeV；1 PeV是十千万亿电子伏特）。他们提出，产生这个缪子的中微子能量甚至更高，约为220拍电子伏。考虑到探测器的深度和缪子几乎水平的方向，他们总结说这个中微子极可能来自宇宙，但其准确来源尚不明确。他们还提出了一种可能，即这种中微子可能会是所谓“宇生”中微子，来自宇宙射线和宇宙微波背景光子的相互作用。（Nature）

　　· 古生物 ·

　　中国科学家发现已知最古老短尾鸟类

　　视频来源：Ren Wenyu

　　在鸟类的早期演化中，短尾可作为演化创新的一个标志，影响生物学的各个方面，包括体重分布和飞行机制。侏罗纪时期鸟类化石记录稀少，始祖鸟（Archaeopteryx）是该时期仅有得到广泛接受的原始鸟类。但它更接近恐龙而非鸟类，例如它有牙齿和长尾。本周《自然》（Nature）的一篇论文描述了在中国发现的已知最古老短尾鸟类。这一新发现物种生活在侏罗纪晚期，大约与长尾的始祖鸟同时代，将鸟类失去长尾的时间往前推移了近2000万年。

　　研究团队报告了在中国福建省政和生物群发现的一种新化石鸟类，其年代可追溯至侏罗纪末期（约1.499亿~1.502亿年前）。新物种被命名为政和八闽鸟（Baminornis zhenghensis，其中“八闽”为福建古称。）八闽鸟有独特的短尾特征，与现代鸟类相似，与始祖鸟的长尾截然不同。这一特征使八闽鸟成为迄今已知唯一（也是最古老）的侏罗纪短尾鸟类，将这一鸟类特征的出现向前推了近2000万年。八闽鸟的发现凸显出鸟类在晚侏罗世的多样性，揭示出鸟类演化的一个关键阶段。（Nature）

　　· 新能源 ·

　　可完全回收的下一代太阳能电池

　　瑞典林雪平大学研究人员开发了一种无需使用对环境有害的溶剂，即可反复回收钙钛矿太阳能电池所有部件的方法。（图片来源：Thor Balkhed）

　　长期以来，太阳能一直被认为具有巨大的潜力，基于硅的太阳能电池已经在市场上销售了30多年。但目前无法有效处理使用后的太阳能电池，它们最终会进入垃圾填埋场，成为堆积如山的电子垃圾。现在，对于下一代太阳能电池，其中最有前途的是钙钛矿太阳能电池。钙钛矿太阳能电池成本较低、易于制造、重量轻、有柔性且透明，并且它们已经可以将高达25%的太阳能转化为电能，与今天的硅太阳能电池相当。但这种太阳能电池目前寿命仍较短，且含有少量的铅，它们的高效回收以避免被大量填埋就显得格外重要。

　　对此，瑞典林雪平大学的研究者开发了一种回收太阳能电池的方法，将水作为主要溶剂来溶解钙钛矿，而不是通常使用的对环境有害的溶剂，比如有毒的二甲基甲酰胺。更重要的是，这种技术还可以再从水溶液中回收高质量的钙钛矿，以及玻璃、电极、电荷传输层等所有部件。而且回收效率可高达99%，回收后的钙钛矿太阳能电池的效率也与原始太阳能电池相当。接下来，研究者计划实现这种技术的规模化应用。相关研究发表于《自然》（Nature）。（林雪平大学）

　　· 数学 ·

　　本科生推翻40年经典数学猜想

　　哈希表（Hash Table）是计算机科学中广泛应用的数据结构。1985年，计算机科学家姚期智提出了一项猜想，认为在特定类型的哈希表中，查找单个元素或空位的最佳方法是随机遍历潜在位置，并且在最坏的情况，查询和插入时间无法优于填充度 x（即表中剩余空位的倒数）。这一观点在过去40年间被广泛接受，成为计算机科学的基本理论。然而，最近一位研究者在本科期间的工作推翻了这一假设。

　　研究者在研究微型指针（Tiny Pointers）时，意外设计出了一种全新的哈希表结构。这种哈希表不再依赖传统的随机遍历（uniform probing），而采用了一种新的数据存储方式。研究结果表明，其最坏情况查询时间由x降至（log x）？，直接推翻了姚期智的猜想。此外，研究还发现，在非贪心哈希表（non-greedy hash tables）中，查询的平均时间甚至可以不受填充度影响，始终保持恒定。研究还引入了“弹性哈希”（Elastic Hashing）和“漏斗哈希”（Funnel Hashing）等新方法，优化不同场景下的哈希表性能。值得一提的是，这位研究者表示自己之所以没有囿于传统的想法，是因为他当时并不知道姚期智猜想，最终“幸运地”解决了这个经典问题。（Quanta Magazine）

　　· 微生物学 ·

　　性微生物组或成法医新武器

　　在针对性侵的刑事调查中，通常会对女性生殖器进行DNA分析，目的是检测施暴者精子的存在以证明性行为的发生。然而，当未检测到精子时（例如施暴者使用避孕套），这类检测通常是无效的。2月13日，《交叉科学》（iScience）的研究表明，在性行为过程中，细菌会在双方个体之间传播，并且这些细菌可以追溯到性伴侣独特的生殖道微生物群。

　　在这项研究中，研究人员证实，男性和女性的生殖器区域都有独特的细菌种群。他们招募了12对一夫一妻的异性伴侣，调查这些细菌是否会在性交过程中转移，包括在使用避孕套的情况下。在研究开始时，每位参与者使用拭子收集了生殖器微生物组样本。研究人员使用RNA测序确定了存在哪些细菌菌株，直至亚种水平，并确定了每个参与者的微生物特征。然后，参与者被要求在不同的时间内（从2天到14天）禁欲，然后再进行性交。之后，再次从每个人的生殖器微生物组中收集样本。分析表明，参与者的独特细菌特征可以在性交后的性伴侣样本中被识别出来。其中3对夫妇报告使用了避孕套。分析发现，虽然这确实对微生物的转移有一定影响，但并没有完全抑制转移。研究者指出，对这些生殖器微生物（他们称之为性微生物组）的分析，或将成为识别性侵施暴者的新手段。（Cell Press）

　　撰写：克里斯、王怡博、二七