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焙烤时间对咖啡冲泡的特征、化学影响及DHS等（下
上部分文章点击： NMR测量的焙烤时间对咖啡冲泡的感官和化学成分影响 （上 3.4. 感官和工具变量之间的相关性 使用分析软件LatentiX 2.12版（LatentiX，腓特烈堡，丹麦）进行多变量分析。使用完全交叉验证创建了基于NMR和GC-MS数据（X，自动缩放）和感官数据（Y）的偏最小二乘（PLS）模型，以研究感官属性与化合物之间的相关性。前两个分量足以解释85％的方差。大部分变化是由成分1（76％）解释的，该成分沿x轴产生了清晰的分离，如图2的Bi图所示。 “烘焙”和“快速”，对应于烘焙配置文件的极端值。 “慢”具有“烘焙”样本的特征，而“中”和“快速”具有细微差异，但相关性很高。 图2.具有NMR和GC-MS数据（x）和感觉数据（y）的PLS模型Bi图。 PLS模型清楚地分离了NMR和GC-MS数据，预测了分别表征“快速”和“烘焙”烘烤的感官属性。因此，发现了两组主要的化合物用于相应的两组感觉属性。这些列于表4。 表4.显影时间调制对咖啡样品的感官特征和化学特性的影响。所提供的化合物在给定的样品中占主导地位，在其他样品中也可能以较低的量发现。 更快的开发时间促进了更多的己醛，（E）-2-戊烯醛和苯乙醛，它们表现出绿色，苹果状，果味和花香味（thegoodscentscompany.com）。 Baggenstoss支持快速烘烤中醛类（如己醛）浓度的增加，J.等。 （2008年），其研究表明己醛的形成取决于焙烧过程中的高温。 NMR分析表明，“快速”烘烤中各种酸（苹果酸，柠檬酸和甲酸）的含量较高。总之，这些化合物可能有助于“快速”样品中酸度的感官知觉。 “快速”中2,3-丁二酮和2,3-戊二酮的含量较高，并且普遍认为它们具有类似黄油的香气。 绿原酸是生咖啡的主要成分[29]，并且在“快速”烘焙中被发现的程度更高。这些是奎宁酸和奎宁酸苦味化合物的重要前体，并随着烘烤度的增加而降解[25]。本研究表明，随着开发时间的延长，绿原酸5-CQA和3-CQA会持续降解，这很可能会增加“烘焙”烘烤的可感知苦味。 较长的开发时间有利于美拉德衍生的吡嗪具有较高的烘烤或坚果香气品质。这可能与“ Nutty + Chocolate”和“ Roasted”的感官描述符相关，在面板的“慢”和“烘焙”样本中它们被认为更强烈。一个例子是2.5-二甲基吡嗪，其典型特征在于具有烘烤或榛子样的香气。在其他研究中，已报道该化合物是咖啡特征香气的重要贡献者，此外，在慢速烘烤咖啡中还发现了这种化合物的浓度较高[30]。 “快速”烘烤中的曲古萘林也可能充当“烘烤”烘烤中发现的吡啶的前体，这得益于先前有关吡啶随烘烤持续时间连续增加的研究[12]。与本研究一致，以前曾提出将吡啶作为烘烤焙烧缺陷的标记[31]。吡啶和醇类（如2-甲基-1-丙醇，3-甲基-1-丁醇和2-甲基-1-丁醇）在“烘焙”模式中占主导地位，并可以进一步促进杂种或烘烤香气。“烘焙”配置文件中的某些挥发物（例如3-甲基-3-丁烯-1-醇和3-己酮）可能仍会带来轻微的果味；然而，从感官分析来看，在强烈烘烤的美拉德衍生物的存在下，微妙的果味似乎被掩盖了。其他与开发时间无关的研究表明，与较快烘焙的咖啡相比，持续时间更长的低温烘焙产生的咖啡的顶空强度和酸度更低。重要的是要认识到，大多数挥发性化合物存在于所有样品中，而每种化合物的比例变化很大，从而导致咖啡的风味特征发生变化。与其他研究一致，每种化合物的重要性可能会因焙烧过程中的形成动力学而发生变化[32]。 具有较长显影时间的酸的降解与烘焙咖啡中酸度的降低相关。值得注意的是，所有酸似乎都被降解到相同程度，这意味着特定酸的比例不会因显影时间而改变。咖啡烘焙界的一种流行理论是，某些烘焙特征可能会偏爱特定的酸成分，从而使烘焙师能够突出显示特定的酸。这项研究的结果表明，开发时间不允许这种改变。这与其他作者的观点一致，即在不改变酸的相对组成的情况下，随着整体烘烤时间的延长，酸的减少[11]。 与特种咖啡行业的普遍看法相反，对冲泡的甜味不太可能是由于糖的存在。在咖啡样品之间发现甜味感官上的显着差异，但从NMR光谱中未发现可识别的单糖。如果存在糖，例如葡萄糖或果糖，浓度为1 mmol / L。糖的味觉识别阈值通常高于20 mmol / L [29]。此外，先前已显示出焙烧可将蔗糖急剧降解高达99％，这取决于焙烤特性[25,29,33]。还原糖是在烘烤过程中由长链碳水化合物的水解形成的，但可能会作为反应物迅速进入美拉德反应[33]。因此，考虑到咖啡物质的低浓度和复杂性会引起可能抑制甜味的其他感觉，因此碳水化合物不太可能在酿造的甜味感中起重要作用。 据推测，咖啡中的甜味感可能是由具有甜味食品和饮料特性的香气引起的，而不是由糖类带来的实际甜味。酮2,3-丁二酮（二乙酰基）和2,3-戊二酮均表现出令人愉悦的，黄油状的，焦糖状或奶油硬糖感[32,34,35]，并且在高浓度的样品中都具有较短的显影时间。尤其是，二乙酰基是甜品食品风味中广泛使用的化合物[35]，并且可以部分解释“快速和中等”感官小组发现的更高的甜度。 Schenker等。（2002）和Baggenstoss等。（2008年）发现，与慢速烘烤相比，快速烘烤的2，3-丁二酮和戊二酮浓度更高，尽管这些研究关注的是整体烘烤时间，而不是开发时间。发现这些化合物源自不同的糖片段，并且都显示出急剧的降解以及更长的烘烤时间[12]。此外，在焙烧过程中，即使在高温下，2,3-丁二酮也显示出稳定的作用[32]。因此，本研究中的降解可能是由于过度延长的烤制时间所致。表现出甜味的其他未知化合物也可能起作用。但是，它们尚未在咖啡中被识别。 3.5. 总体 考虑到样品之间烘烤程度的均匀性，烘烤时间的调节有助于整体风味的较大变化。由于样本大小和咖啡种类的多样性，数据的概括性自然受到限制。但是，本研究为咖啡焙烧的进一步研究奠定了坚实的基础，其实际应用的结果可帮助业界进行咖啡烘焙。由于将烘焙时间作为质量控制程序和产品开发过程中的过程参数，咖啡烘焙商可能会从中受益匪浅，因为结果表明，仅烘焙颜色不足以表明咖啡的化学和感官特性。因此，在评估咖啡烘烤一致性时，改进的质量控制过程应同时包括颜色读数和显影时间数据。此外，结果还支持在特种咖啡行业的认证计划中培训调节开发时间的技能的相关性。 开发时间的变化是正面还是负面是消费者研究的一个问题，应该由咖啡烘焙师针对的特定细分市场解决。此外，本研究未提供任何有关消费者检测咖啡的显影时间调制之间的风味差异的能力的信息。 该研究仅限于研究在Agtron 76±1的特定烘烤度下烘烤时间的影响。这些影响是否在不同烘烤度下持续存在是需要进一步研究的有趣领域。选择当前的烘烤程度是因为它被视为与商品烘烤中的“轻度烘烤”和特殊烘烤中的“暗度烘烤”相关。 4. 结论 本研究提供了新的证据基础，用于开发特定时间的烘烤曲线。在哥伦比亚咖啡豆的烘烤过程中调节显影时间对啤酒的化学成分和感官知觉有重大影响。快速烘烤有利于一种化学成分，该化学成分可在杯子中提供更高的果味，甜度和酸度感官感觉。较长的开发时间导致化学成分发生变化，从而提供了更多的烘烤，坚果+巧克力和苦味感官知觉。该研究结果支持在特种咖啡行业中开发多种咖啡风味的方法，以及将开发时间作为质量控制和产品开发参数的重要性。 附录A 感官评估中使用的描述符的详细信息。 表A1。烘焙咖啡感官评估中使用的描述符，定义和参考文献概述。 参考文献 1. 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2020-12-30 18:00:06
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用新型多细胞腔体检漏镜寻找隐形轴突暗物质
该图显示了各种多腔（双腔，四腔和八腔）腔的横截面图，其中所关注的共振模式具有轴突感应电场的预期分布。图片来源：Jeong等。 在过去的几十年中，许多实验物理学家一直在探索称为轴的粒子的存在，这是由他们认为可以解释理论和描述基本对称性的实验之间的矛盾的特定机制导致的。这种对称性与宇宙中物质与物质的不平衡有关，反映在不同粒子之间的相互作用中。如果这种机制发生在早期的宇宙中，那么这种粒子的质量可能很小并且是“不可见的。”随后，研究人员提出，轴突也可能是暗物质的一种有前途的候选者，暗物质是一种难以捉摸的，假设的物质，不发射，反射或吸收光。虽然尚未通过实验观察到暗物质，但据信它占宇宙质量的85％。检测轴突可能对正在进行的暗物质实验具有重要意义，因为它可以增强对这些难以捉摸的粒子的当前理解。基础科学研究所（IBS）的研究人员最近使用他们设计的多腔体腔镜（即观察光环，视差和其他类似物理现象的仪器）对隐形轴突暗物质进行了搜索。他们的结果与以前的基于悬臂式的轴距暗物质搜索相比，具有优势，突出了他们为暗物质搜索和其他物理学研究创建的仪器的潜力。进行这项研究的研究人员之一SungWoo Youn对Phys.org表示：“轴突可以以微波光子的形式检测到，并在强磁场存在下被转化为轴突。” “通常使用放置在螺线管中的圆柱形谐振器来利用谐振来增强信号的腔内窥镜是探究公认的理论模型的最灵敏方法。”尽管腔体检波镜可能是检测轴突的有前途的工具，但它们通常对相对较低的频率非常敏感。这主要是因为谐振频率与腔体半径成反比，从而减小了高频搜索的检测量。这就是为什么迄今为止进行的最敏感的轴突搜索（即华盛顿大学的轴突暗物质实验（ADMC））将实验极限设置在1GHz以下的原因之一。避免这种体积损失的一种可能方法是将许多较小的腔捆绑在一起并组合单个信号，以确保所有频率和相位都同步。尤恩说：“这种多腔系统早已提出，但由于影响系统操作的可靠性和复杂性而未能成功解决。” “由我本人领导的IBS轴力与精确物理研究中心（CAPP）的团队由我本人领导，位于韩国韩国科学技术高等研究院（KAIST），因此开发了一种新颖的腔体设计，细胞腔。”由扬和他的同事设计的腔体检眼镜的特点是有多个隔板，可将腔体的体积垂直地分成相同的单元。这种独特的设计以最小的体积损耗提高了谐振频率。研究人员还确保位于空腔中央的隔板之间被间隙隔开。尤恩解释说：“通过使所有单元在空间上相连，我们的设计使单个天线可以从整个空间拾取信号，从而大大简化了接收器链的结构。” “最佳尺寸的间隙还允许轴突感应的信号均匀地分布在整个空间上，无论腔体构造中的加工公差和机械失误如何，最大化有效容积。我将这种腔体设计称为“比萨腔”，并将间隙与比萨饼保护器，可以使切片保持其原始馅料的完整性。”研究人员用来进行实验的天文望远镜是基于模拟的大约两年研究的结果，然后制造了许多原型。在他们最近的研究中，它被用来利用9T超导磁体在2开尔文（-271°C）的温度下搜索轴突暗物质。这使研究人员能够快速扫描3 GHz以上200 MHz以上的频率范围，这是ADMX实验所覆盖范围的4到5倍。尤恩说：“即使我们还没有观察到任何类似轴突的信号，我们也成功地证明了多细胞腔体能够以高性能和可靠性检测高频信号。” “我们还计算出，由于更大的体积和更高的效率，这种新的腔设计可使我们探索给定频率范围的速度比传统频率快4倍。我经常做出幽默而有意义的陈述：探索某物需要4年，我们的实验仅需1年。我们的博士学位 学生可以比其他人更快地毕业。”尤恩和他的同事进行的研究证明了他们开发的比萨腔式天文望远镜的价值和潜力，这些天文望远镜可用于在高频区域进行隐形暗物质搜索。因此，将来它可以帮助寻找这种难以捉摸的物质，甚至有一天甚至可以对其进行检测。Youn补充说：“目前，我们的中心还在通过将几个比萨饼腔嫁接到现有系统上以寻找更高频率的轴心进行实验的准备。” 更多物理学文章免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于：PHYS
2020-12-29 18:04:30
1504
NMR测量的焙烤时间对咖啡冲泡的感官和化学成分影响 上
焙烤时间对咖啡冲泡的特征、化学影响及DHS等（下和DHS-GC-MSJesper Alstrup1，*，Mikael Agerlin Petersen 2，Flemming Hofmann Larsen 2和MortenMünchow11. CoffeeMind，Hansstedvej 35，丹麦Valby2500；morten@coffee-mind.com2. 哥本哈根大学理学院食品科学系，Rolighedsvej 26，1958年，丹麦腓特烈斯贝格C；3. map@food.ku.dk（硕士）; qcpmg1968@gmail.com（F.H.L.） * 通讯：jesper@coffee-mind.com 收到：2020年10月19日;接受：2020年12月1日;发布时间：2020年12月3日 摘要：特种咖啡行业正在发展，因此，人们对调制烘焙配置文件以向客户提供新的和多样化的感官体验的兴趣日益浓厚。本研究调查了咖啡烘焙过程“开发时间”阶段中细微变化的化学和感官效果。通过感觉描述分析（DA），气相色谱-质谱（GC-MS）和核磁共振（NMR）研究了四种烘烤曲线。多变量分析显示DA，GC-MS和NMR数据的清晰分离。延长的开发时间促进了咖啡化学和感官特性的统计上显着变化。研究结果表明，较短的显影时间可增加咖啡的果味，甜味和酸性特征，而较长的显影时间则会使咖啡的平衡朝着更加烘烤，坚果和苦的方向发展。结果提供了支持微妙的烘烤轮廓调制效果的证据。这为将开发时间作为关键控制参数纳入特种咖啡协会的认证系统，质量控制和产品开发策略奠定了坚实的基础。 关键词：咖啡烘焙；特色咖啡；烘烤概况开发时间;咖啡化学；感官评估1. 介绍 在过去的几年中，对特色咖啡的兴趣一直在稳定增长，一些较小的咖啡馆和咖啡烘焙店正在进入市场[1]。越来越多的知名度导致人们专注于在生产链的每个步骤（包括烘烤过程）中优化质量。咖啡豆的烘焙对于赋予最重要的风味特征至关重要，这是复杂的化学反应和咖啡豆物理结构变化的结果[2]。烘焙配置文件设计中注重细节是开发多样化和独特感官体验的必要条件，这在特种咖啡市场中是非常需要的[3]。烘焙过程中存在无限的可能性，并且烘焙的各种时间-温度关系可能会导致咖啡冲泡的最终风味发生明显变化。该行业当前的趋势是围绕咖啡的轻烤，以突显咖啡固有的感官特性，例如风土。这自然会降低对烤制程度的注意力，并将焦点转移到其他变量，例如在不同阶段以最佳方式对过程进行计时。烤制轮廓设计中最基本的概念之一是“开发时间”，即重要性。 其中已经在作者的先前工作中显示[4]。此阶段的定义是从“第一裂纹”处的豆子释放蒸汽压力的爆裂声到烘烤终止点的时间跨度。由于烘焙过程中释放出蒸汽，因此咖啡豆材料在烘烤过程的这一阶段特别容易受热。这会使豆类材料变干，从而使褐变反应发生得更快，从豆类材料的表面移动到中心[5]。因此，控制烘烤过程的这一阶段成为开发优质品尝产品的关键部分。但是，这一概念在学术文献中仍然被忽略。自称的烘焙专家教授了有关各种时间调整的风味影响的几种理论，并为社区所普遍接受。仍需要建立足够的证据基础，以为行业内的专业人员和教育系统提供支持。化学反应动力学的基本规则是，较高的温度会增加反应速率[6]，这是焙烧炉用来控制焙烧过程的原理。通过变化的时间-温度关系可以达到相似的烘烤度，但是，据作者所知，以前没有研究隔离出特定相位调制的影响，例如显影时间。典型的烘焙研究已经研究了在烘焙过程中应用不同的设定时间-温度关系来改变杯子中的化学成分和潜在风味的效果[7-11]。以y温度指定x时间的等温条件的方法可以实现一种清晰而系统的样品开发方法，但可能会冒着过度简化烘焙过程的风险，这与特种咖啡烘焙机的实际工作相去甚远。通常，烘焙主从接近燃烧器（热源）的最大功率输出开始烘焙，然后逐步降低功率输出，以随着烘焙的进行减慢褐变反应的速度。研究方法和焙烧炉实际工作之间的巨大分歧可能会降低科学研究在适用于特种咖啡焙烧炉工作方面的相关性。因此，本研究专门针对开发时间调制，与整体开发相比，调制时间似乎对风味开发具有更高的影响烘烤时间[4]。本研究旨在通过调查调制“烘烤时间”如何影响咖啡冲泡的感官特征和化学成分来研究特种咖啡行业及其实践，如通过核磁共振（NMR）和动态顶空进样与气体结合测量色谱-质谱（DHS-GC-MS）。关于精细调制的影响的知识，就化学化合物的形成以及饮料的感知风味的变化而言，是特种咖啡行业的主要兴趣所在。这项研究需要提供证据，以使烘焙师对其工艺具有必要的信心，并为特种咖啡行业的产品开发，质量控制程序和教育系统提供坚实的研究基础。2. 材料和方法2.1. 咖啡样品制备CoffeeMind Aps通过Kontra Coffee A /S 提供了未经烘焙的生咖啡样品。这些豆类来自哥伦比亚（Juan Guillermo Henao，Marsella），100％阿拉伯咖啡，并通过“水洗”方法进行了加工。生长高度在海拔1200–1800 m处，并且豆类的水分含量为10％，密度为880 g / L（SINAR 6070 Grainpro），并且豆类的筛网尺寸为17。在Probat Probatino上进行样品烘烤（Probat-Werke，莱茵河畔的Emmerich，德国）1公斤鼓式烘烤机。使用Cropster©焙烧软件（Cropster®，萨克拉门托，CA，美国）同时记录焙烧概况数据。使用Javalytics在Agtron中测量最终的烘烤颜色®模型JAV-RDA-D（麦迪逊仪器公司，美国威斯康星州米德尔顿）进行了三次精细复制研磨咖啡。烘焙配置文件专门针对“开发时间”调制，即从“第一次破解”到烘焙终止的不同烘焙速度。烘烤的初始阶段，直至出现第一个裂纹,并且所有样品的烘烤度在所有烘烤之间都相似，因此将“显影时间”隔离为轮廓之间的唯一差异。 图1说明了四个烘烤曲线的时间-温度关系。第一次烘烤大约在570 s发生。超过此点的曲线斜率是本研究和烤制轮廓开发的重点。因此，调制的确很细微，尽管第一次破裂后的烘烤时间差异很大，但烤豆在外观上看起来是相同的。这四个曲线表示在给定的烘烤度下，从最快到最慢的潜在开发时间调制的频谱。图1.研究中包括的烘烤曲线。该图说明了“快速”，“中等”，“缓慢”和“烘焙”的时间-温度条件。第一次烘烤大约在570 s时出现。 可以用多种方法来定义烘烤程度，包括减少豆的重量，颜色或选择的化学指示剂[12-15]。这项研究测量了最终豆色所指示的烘烤程度，以说明各种时间-温度关系。本研究选择Agtron 76±1的“中等”烘烤度。烘烤之间的颜色偏差被最小化，因为先前已经证明烘烤颜色对风味有显着影响[16]。偏差为1，这对应于Javalytics®颜色分析仪的固有变化。尽管烘烤持续时间有很大差异，但仍需调整每个烘烤的最终温度，以保持相同的烘烤程度。先前其他作者已经描述了烤色显影的详细动力学[17]。对于本研究，快速烘烤在204.1°C下结束，中度在201.2°C下结束，慢速在198.4°C下结束并在191.1°C烘烤。在进行感官评估之前一周，就生产了烘焙咖啡样品。指的是特定样品的显影时间，这些样品分别命名为Fast，Medium，Slow和Baked。 “烘焙”是指咖啡中常见的一种烘焙缺陷，即第一次破裂后的时间急剧延长，温度几乎没有升高甚至没有升高[16]。开发时间的范围从“快速”配置文件中的90到“烘焙”配置文件中的390 s。中度和慢速烘烤的开发时间分别为143和266 s。 2.2. 感官评估 2.2.1. 酿造同时冲泡这四个咖啡样品，以确保饮料温度相似。冲泡程序遵循美国特种咖啡协会（SCAA）的标准，即在95℃下将5.5 g咖啡加100mL水[18]。咖啡在1.5升隔热的Bodum®Steel法国压力机（Bodum®，Triengen，瑞士）中调制，然后分装在杯子中，以确保在感官评估中三个重复样本之间具有相似性。同时将所有需要的咖啡研磨并混合，以防止对单个份量的潜在缺陷豆产生任何影响。总共向法国压榨机中添加了75克（±0.5克）研磨咖啡，以及1350克（±5克）95℃的水。将啤酒浸泡3:30分钟，然后将其搅拌10次，脱脂，最后，在4:00分钟按下柱塞。然后将冲泡的啤酒转移到热水瓶中，然后倒入评估表上的三位数编码杯子中。当咖啡冷却至55℃时就开始了评估，尽管消费者倾向于将消耗温度提高到60℃以上[19,20]。从较低的温度开始降低了烫伤的风险，并且已被证明可以在较高的温度下在微妙的风味和强烈冲击的烧烤风味之间提供更好的平衡[21]。2.2.2. 小组评估在奥斯陆举行的2017年北欧焙烧炉论坛上，招募了46位经验丰富的咖啡品尝师作为参与者。按照良好的感官规范[22]进行描述性感官分析，以评估预定义描述符的强度。这些是根据CoffeeMindAps未发布的结果以及咖啡专业人士熟悉的一般熟悉的概念选择的。评估票包括甜度，酸度，苦味，身体，涩味，烤，坚果+巧克力，水果+浆果和清洁杯。进行了简短的校准会议，以使基本口味，口感和香气的概念保持一致。向参与者介绍了每个描述符和参考资料的定义，以促进评估人员之间通用的词汇表和描述符的理解。有关详细信息，请参阅附录A。尽管参与者以前曾有过评估表的经验，但还是简要介绍了15分制量表的使用。参与者不知情，只给出了有关如何进行评估的必要信息。评估是以传统的“杯形”形式进行的，评估人员将少量给定的样品放在杯形勺子上，迅速将咖啡制成浆状以充气，最后在评估表上注明感知到的风味。将评估者分为六组，并为每组建立拔罐表，将所有3位数字编码的样本一式三份。测试现场被隔离，以防止来自准备区域的干扰并确保参与者的视线。提供去皮黄瓜，白色吐司面包和室温水形式的味觉清洁剂。评估表是通过数字方式创建的，以使评估者可以通过其智能手机执行评估。说明包括按照个人随机分配的顺序，不与其他小组成员互动，使用上颚清洁剂，并且仅用拔罐勺中的2–3口品尝每个杯子一次。感官数据的统计分析是在RStudio V1.1.463和PanelCheck V1.4.2中进行的。进行了方差分析（ANOVA），以调查样品之间感官属性的显着差异。进行了Tukey的事后测试，以调查其中哪些样本之间存在显着差异。2.2.3.核磁共振方法通过将250µL咖啡冲泡液与250 µL磷酸盐缓冲液（离子强度200mM； pH 3.55）和55µL含D2O的溶液混合，在5mm（外径）NMR管中制备用于NMR分析的样品。5.8毫米TSP-d4。根据第2.2.1节中所述的方案制备咖啡冲泡剂。核磁共振分析是使用Bruker AvanceDRX 500（11.7T）光谱仪（德国莱茵施泰滕）在Larmor频率为500.13MHz的条件下运行1H，采用双调谐反向检测BBI探针进行的。使用zgcppr脉冲序列[23]在298K下进行一维1HNMR实验。对于每个样品，使用5s的循环延迟，10,000 Hz的光谱宽度和1.63s的采集时间记录一次由128次扫描组成的测量。所有光谱均以0.0 ppm的TSP-d4参比1小时。所有1DNMR光谱均在Topspin4.0中进行处理。使用内部Matlab（版本8.3.0.532，美国马萨诸塞州内蒂克市的MathWorks®）程序以及先前对咖啡的研究发现的结果，确定各种分析物的浓度[24,25]。2.4. 动态顶空采样和GC-MS方法按照第2.2.1节中所述的方法制备咖啡，并在冲泡机上进行动态顶空采样（DHS）。对冲煮的咖啡而不是干燥的咖啡进行香气采样是为了提高DHS-GC-MS和感官评估结果比较的有效性。进行了DHS的三个重复。将20 mL准备好的咖啡转移到100 mL气体洗涤瓶中，然后加入1 mL 4-甲基-1-戊醇的5 ppm水溶液作为内标。将烧瓶放在37℃的循环水浴中，并在磁力搅拌（200 rpm）下用氮气（100 mL min-1）吹扫20分钟。在含有200 mg Tenax-TA（网眼大小为60/80，Markes International，Llantrisant，英国）的阱中收集挥发物。吹扫后，用干燥的氮气流（100 mL min-1持续10 min）从阱中除去水。使用自动热脱附装置（TurboMatrix 350，Perkin Elmer，Shelton，CT，USA）使捕获的挥发物脱附。通过将捕集阱加热至250℃，并用载气流（50 mL min-1）进行15.0min进行初步脱附。汽提的挥发物被捕集在Tenax TA冷阱（30 mg，保持在5℃）中，然后在300℃加热4分钟（二次解吸，出口分配比为1:10）。这样就可以通过加热（225°C）将挥发物快速转移到GC-MS（7890A GC与带有三轴检测器的5975C VL MSD接口的三轴检测器，来自安捷伦科技公司，帕洛阿尔托，美国加利福尼亚州圣塔克拉拉）线。挥发物的分离在ZB-Wax毛细管柱上进行（长30 m，内径0.25 mm，膜厚0.50 µm）。使用氢气作为载气，色谱柱压力保持恒定在2.3 psi，导致初始流速为1.4 mL min-1。柱温程序为：30℃下10分钟，8℃min-1下从30℃到240℃，最后在240℃下5分钟。质量光谱仪在70 eV的电子电离模式下运行。扫描了15到300之间的质荷比。使用基于PARAFAC2的软件PARADISe（哥本哈根大学，哥本哈根，丹麦）从色谱图中提取峰面积和质谱，并使用NIST05数据库鉴定质谱。峰面积除以内标物的面积用作浓度的相对量度。通过与真实参考化合物的保留指数（RI）或文献中报道的保留指数进行比较，可以确认挥发性化合物的鉴定。DHS-GC-MS数据的统计分析在JMP14.0.0（美国北卡罗来纳州卡里的SAS Institute Inc.）中进行。对确定的峰进行单向方差分析，以研究化合物在样品之间是否存在显着差异。进行了Tukey的事后测试，以调查其中哪些样本之间存在显着差异。3. 结果3.1. 感官评估总共完成了46次完全答复。表1列出了每个描述符的平均强度等级，ANOVAp值和Tukey的测试结果。评估结果显示，开发时间对除Body之外的每个描述符具有统计学上显着（p <0.001）的影响。表1.每个描述符和样本的平均感官评估得分概述。 方差分析假定值报告在右栏中。 图基的事后分析的结果以字母表示。不同的字母表示样品之间的显着差异。 “快速”样本的“酸度”，“水果+浆果”和“清洁杯”属性在统计上得分高得多。从统计学上讲，“慢”和“烘焙”的开发时间越长，其对涩味，苦味，坚果+巧克力和烤味的认识就越明显。发现在较短的开发时间内，甜度最高。考虑到细微的调制和相同的烘烤度，差异是巨大的。 在几个描述子之间观察到高度的协方差，表明通过调节烘烤过程中的显影时间对风味产生一维影响。应该质疑专家组是否能够区分看起来高度相关的某些描述符，即逻辑错误[26]，或者属性是否确实以相同的方式进行调制。但是，这些效果在某种程度上是可以预料的，因为烘烤曲线的显影时间调制自然是一维参数。正如特种咖啡行业中普遍认为的那样，身体似乎不会随开发时间而变化。身体是专业人士描述咖啡的感官印象时使用的核心概念之一，特别是在烘烤轮廓方面。本研究定义了身体的概念，并提供了参考资料（附录A）以促进参与者的词汇发展和校准，但在评估中未发现差异。长期以来，人们一直推测身体如何通过烘烤曲线进行调制[27]，但是目前的发现表明，发育时间对调制感官属性没有影响。尽管在面板上为词汇发展做出了努力，但描述符的难解性很可能导致难以找到显着差异。如CoffeeMind的内部研究所表明的那样，个人对身体的理解在行业中很普遍，这会导致感觉评估上的复杂性。缺乏对齐方式有望反映为数据的不一致性，这在其他描述符中也已发现[28]。当前特种咖啡的趋势强调了咖啡中高水平的酸度和果味的发展，这受到“快速”烘焙的青睐。有趣的是，由于从咖啡豆表面到中心的焙烧程度在理论上更为明显，因此传统上将极快的焙烧视为焙烧缺陷。相比之下，烤制烤制似乎具有类似于深色烤制的特征。这些通常会增加苦味，伴有烤焦甚至烧焦的味道[7]。3.2. 核磁共振NMR研究表明，咖啡调制的化学成分发生了实质性变化，这是由于调制了烘烤时间造成的。在四个样品中鉴定出十二种不同的化合物。鉴定出的化合物存在于所有四个样品中，但浓度存在显着差异。表2列出了四种咖啡样品中鉴定出的化合物及其变化。通常，“快速”分析物的总浓度较高在“烘焙”中最低，最低。鉴定出的酸显示浓度普遍下降，且显影时间延长。 表2.在通过不同焙烧曲线制备的咖啡样品的1H NMR光谱中观察到的分析物浓度（mM，不确定度+/- 0.02mM）。在NMR光谱中未发现碳水化合物，这是由于在其他化合物的3-6ppm光谱区域中出现了非常强烈的峰。检查光谱范围为4.3-5.5 ppm（碳水化合物中的异头质子的峰的区域）中未分配的峰，得出的结论是，任何碳水化合物的浓度均低于0.5 mM。3.3. DHS-GC–MS通过动态顶空进样与气相色谱-质谱联用（DHS-GC-MS）来测量显影时间调制对香气化合物的影响。从色谱图中可以提取质谱图和146个峰的面积。初步方差分析（ANOVA）表明，咖啡样品中的49个峰的水平存在明显差异，其中39个峰的保留指数可确认其同一性。表3汇总了这些化合物。其他主要气味可以识别出多少咖啡，但由于样品之间的差异不大，因此未包含在表格中。因此，该表仅包括有关特定显影时间调制的目标香气。 “快速”和“烘焙”样品的化学成分差异最大，而“中等”和“慢速”样品之间的差异很小。通常，更快的烘烤到达较高温度的顶部空间中的挥发物含量更高，这与作者将咖啡豆置于等温条件下一致[17]。下一节将更深入地描述这些差异。 表3.在动态顶空进样（DHS）-GC-MS分析中鉴定出的化合物的选择。表格中仅包含样品之间的平均相对峰面积有明显变化的化合物。Tukey事后分析的结果以字母表示。不同的字母表示样品之间的显着差异。（1）图书馆价值来自2019年Bethesda国立卫生研究院PubChem。 3.4. 感官和工具变量之间的相关性使用分析软件LatentiX 2.12版（LatentiX，腓特烈堡，丹麦）进行多变量分析。使用完全交叉验证创建了基于NMR和GC-MS数据（X，自动缩放）和感官数据（Y）的偏最小二乘（PLS）模型，以研究感官属性与化合物之间的相关性。前两个分量足以解释85％的方差。大部分变化是由成分1（76％）解释的，该成分沿x轴产生了清晰的分离，如图2的Bi图所示。“烘焙”和“快速”，对应于烘焙配置文件的极端值。 “慢”具有“烘焙”样本的特征，而“中”和“快速”具有细微差异，但相关性很高。 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于：MDPI
2020-12-28 18:06:18
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韩国人造太阳在1亿度温度下创造了20秒运行新世界纪录
国家科学技术研究委员会 图片来源：国家科学技术研究委员会韩国超导托卡马克先进研究（KSTAR）是一种超导聚变设备，也被称为韩国人造太阳，由于成功地将高温等离子体保持了20秒，离子温度超过1亿度，创造了新的世界纪录。11月24日（星期二），韩国聚变能研究所（KEF）的KSTAR研究中心宣布，在与首尔国立大学（SNU）和美国哥伦比亚大学的联合研究中，它成功地使等离子体连续运行离子温度高于1亿度持续20秒，这是2020 KSTAR等离子运动的核聚变的核心条件之一将2019年KSTAR等离子运动期间的8秒等离子运行时间延长2倍以上是一项成就。在其2018年的实验中，KSTAR首次达到1亿度的等离子体离子温度（保留时间：约1.5秒）为了重新产生地球上太阳中发生的聚变反应，必须将氢同位素放置在像KSTAR这样的聚变设备内部，以形成等离子体状态，在该状态下离子和电子被分离，并且离子必须被加热并保持在高温下。到目前为止，还有其他融合设备可以对1亿度或更高温度下的等离子体进行简单管理。他们都没有打破将操作维持10秒钟或更长时间的障碍。这是正常导电装置的操作极限，并且难以在这样的高温下长时间地在融合装置中维持稳定的等离子体状态。在其2020年的实验中，KSTAR改进了内部传输屏障（ITB）模式的性能，该模式是去年开发的下一代等离子运行模式之一，并成功地长时间维持了等离子体状态，克服了现有的限制。超高温等离子操作。KFE KSTAR研究中心主任Si-Woo Yoon解释说：“长期运行1亿等离子所需的技术是实现聚变能的关键，并且KSTAR成功地将高温等离子体保持了20倍数秒之内将是确保长期高效等离子操作技术安全的竞赛中的重要转折点，这是未来商用核聚变反应堆的关键组成部分。”“通过克服ITB模式的某些缺点，KSTAR实验在长期高温操作中的成功使我们离实现核聚变能技术的开发又迈进了一步，”该学院教授Yong-Su Na补充说。 SNU核工程系，曾共同进行KSTAR等离子运行的研究。哥伦比亚大学Young-Seok Park博士对高温等离子体的创建做出了贡献，他说：“我们很荣幸参与KSTAR取得的如此重要成就。通过有效地进行核心等离子体加热，离子温度达到1亿度如此长的时间证明了超导KSTAR装置的独特功能，并且将被认为是高性能，稳态聚变等离子体的令人信服的基础。”KSTAR于去年8月开始运行该设备，并计划将其等离子体生成实验继续进行到12月10日，共进行了110次等离子体实验，其中包括高性能等离子体运行和缓解等离子体破坏的实验，这是与国内外研究的联合研究实验组织。除了在高温等离子体操作方面取得成功之外，KSTAR研究中心还针对包括ITER研究在内的各种主题进行了实验，旨在解决在剩余的实验期间聚变研究中的复杂问题。KSTAR将在2020年5月举行的IAEA聚变能大会上与全球聚变研究人员分享2020年的关键实验成果，包括这项成功。KSTAR的最终目标是到2025年成功实现300秒连续运行，离子温度高于1亿度。KFE校长Suk Jae Yoo表示：“我很高兴宣布KFE作为韩国的独立研究组织而正式启动。KFE将继续进行具有挑战性的研究以实现人类目标的传统：实现人类的目标。核能聚变能量，”他继续说。截至2020年11月20日，KFE（原为韩国基础科学研究所的附属机构国家融合研究所）重新成立为独立研究机构。 点击：查看更多分类文章 使用文章翻译免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于：phys
2020-12-27 18:05:29
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现在可以大规模生产原子级纳米线
东京都立大学 （a）TMC纳米线的图示（b）化学气相沉积。成分在氢气/氮气气氛中蒸发，使其沉积并自组装在基材上。经Ref。许可转载。1分：版权2020美国化学学会（ACS）东京城市大学的研究人员发现了一种使用化学气相沉积技术大规模制造过渡金属硫族化物自组装纳米线的方法。通过改变形成导线的基板，它们可以调整这些导线的排列方式，从原子薄板的对齐配置到成束的随机网络。这为在下一代工业电子产品中的工业部署铺平了道路，包括能量收集以及透明，高效，甚至灵活的设备。电子技术就是要使事物变得更小—例如，芯片上的较小功能意味着在相同的空间中拥有更多的计算能力和更高的效率，这对于满足由机器学习和人工智能提供动力的现代IT基础架构日益增长的繁重需求至关重要。随着设备的小型化，对复杂的接线也提出了相同的要求，这些接线将所有东西绑在一起。最终目标将是仅是一两个原子的粗细的导线。随着穿过它们的电子的行为越来越像它们生活在一维世界而不是3D世界中，这种纳米线将开始利用完全不同的物理学。实际上，科学家已经拥有诸如碳纳米管和过渡金属硫族化物（TMC），过渡金属和能够自组装成原子级纳米线的16族元素的混合物之类的材料。问题在于使它们足够长且足够大。大规模生产纳米线的一种方式将改变游戏规则。现在，由东京都市大学的Hong En Lim博士和Yasumitsu Miyata副教授领导的团队提出了一种以前所未有的大规模制造长过渡金属碲化物纳米线的方法。使用称为化学气相沉积的过程（CVD），他们发现可以根据用作模板的表面或基材以不同的排列方式组装TMC纳米线。示例如图2所示。在（a）中，生长在硅/二氧化硅衬底上的纳米线形成了随机的束网络；在（b）中，导线按照设定的方向按照下面的蓝宝石晶体的结构组装在蓝宝石衬底上。通过简单地改变它们的生长位置，团队现在可以访问以所需排列方式覆盖的厘米级晶圆，包括单层，双层和束状网络，所有这些都具有不同的应用。他们还发现，导线本身的结构是高度结晶且有序的，其性能（包括出色的导电性和类似一维的行为）与理论预测中的相符。 （a）在硅/二氧化硅晶片上生长的纳米线的扫描电子显微镜照片。（b）在晶体蓝宝石衬底上生长的纳米线的原子力显微镜图像。（c）对齐导线的扫描透射电子显微镜图像。（d）从末端看，单根TMC纳米线的扫描透射电子显微镜图像，并带有结构示意图。经Ref。许可转载。1个学分：美国化学学会（ACS）拥有大量的长且高度结晶的纳米线肯定可以帮助物理学家更深入地表征和研究这些奇异的结构。重要的是，这是朝着在透明灵活的电子设备，超高效设备和能量收集应用中看到原子细线的实际应用迈出的令人兴奋的一步。 （左）（a）图示了在基板上组装的不同形式的TMC。（b）纳米线单层，（c）纳米线双层和（d）3D束的透射电子显微镜图像的横截面的扫描透射电子显微镜图像。点击：查看更多物理学文章 其他分类文章 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于：phys
2020-12-26 18:05:51
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大火前后的巴黎圣母院大教堂的声学调查
布莱恩·F·G。卡茨*和安东尼·韦伯法国巴黎CNRS Sorbonne大学Jean Le Rond d´Alembert研究所UMR7190，法国； antoine.weber@dalembert.upmc.fr*通讯：brian.katz@sorbonne-universite.fr 收到：2020年9月27日;接受：2020年10月29日;发布时间：2020年11月6日摘要：巴黎圣母院大教堂是世界上最著名的礼拜场所之一。它的体积大，加上相对裸露的石头结构和大理石地板，导致相当长的混响时间。大教堂在2019年遭受大火，主要损坏了屋顶和拱形天花板。尽管此空间臭名昭著，但有关该空间的声学参数的已发布数据很少，这些数据并不一致。恢复了1987年的存档测量记录，发现其中包括几次气球爆炸。 2015年，针对虚拟现实项目进行了测量会议。这两个阶段的结果之间的比较显示，在开火前，混响时间略有减少（8％）。火灾发生1年后，最近在施工现场进行了测量。与2015年的数据相比，混响时间显着减少（20％）。本文介绍了这些测量的初步结果，并提供了有关这具历史悠久的朝拜空间在2019年大火之前和之后的声学记录。 关键词：室内声学测量巴黎圣母院；混响时间文化遗产1. 介绍礼拜场所的声学已成为数十年来研究的主题。由于其巨大的规模，这些空间已在多个世纪以来用于文化和宗教活动。这样的空间经常表现出声音异常（例如，耳语的画廊和耦合的体积）。吉隆（Girón）等人综述了这项研究的重要部分。 [1]，讨论了不同的实验程序，结果及其理论解释。在具有重要历史意义的空间中进行了许多著名的研究：圣彼得大教堂[2]，圣索非亚大教堂（Haghia Sofia）和苏莱曼清真寺（SüleymaniyeMosque）[3]，圣约翰洗礼池[4]，圣日耳曼德佩雷斯修道院[5]和圣保罗大教堂[6]。巴黎圣母院大教堂（CathédraleNotre-Dame de Paris）是世界上最著名的礼拜场所之一。这座中世纪大教堂被广泛认为是法国哥特式建筑的最好典范之一。大音量加上其巨大的裸露石灰石和大理石表面，导致长的混响时间。尽管该空间声名狼藉，但很少有已发布的有关该空间的声学参数的数据示例。巴黎哥特式大教堂建于12世纪末，成为欧洲音乐创作的象征地，历史学家称其为“巴黎圣母院”。文件证明了这一时期的音乐活动，并且可以认为这种巴黎复音的惊人发展与1182年新合唱团举行的礼拜式组织相吻合。巴黎圣母院大教堂的法令颁布于1198年和1199年，主教Eudes de Sully证明了大众，办公室和贝纳迪卡莫斯·维斯珀多米诺骨牌的两种，三种和四种声音的实践[7,8]。 我们很幸运有一位英国校长撰写的历史性文字[9]，描述了这座大教堂合唱团1275年左右的音乐习惯，在此之前，器官和半即兴的传导性的声音可能会朝后殿升起在各种手稿中都有记载，这些手稿证明了Magnus liber organi的丰富性[10]（巴黎圣母院在12世纪和13世纪之交时使用的拉丁语“器官大典”）。几个世纪以来，这种方法不断发展，随着格里高利旋律的出现，这些旋律逃离了封闭的合唱团，或者随着游行队伍而流通，风琴，铃铛的声音和法佛对位的复调作品混合在一起。 “ 1498年任命安托万·布鲁梅尔（Antoine Brumel）带来了新鲜的空气：费拉拉公爵未来的合唱团指挥官带来了佛朗哥-佛兰德和弦的最好和最新的复音” [11]。音乐史将铭记安德烈·坎普拉（AndréCampra），让·弗朗索瓦·拉洛埃特（Jean-FrançoisLalouette）或让·弗朗索瓦·莱苏厄尔（Jean-FrançoisLesueur）等伟大的大师和作曲家的名字，他们在革命时期后组成了著名的加冕典礼，供拿破仑进入大教堂1804年，以及加冕大礼的各种作品。2019年4月15日，巴黎圣母院大教堂的阁楼发生火灾。由此产生的损坏摧毁了屋顶，并在尖顶和其他碎屑掉落时在拱形天花板上留下了三个大孔。随着修复工作的继续，在大教堂的结构和材料方面进行了大量的记录工作，这项工作介绍了近期的工作，以记录大教堂的室内声学状况，对火灾前和火灾期间采集的数据进行了分析。重建过程。这项工作的某些要素先前已经在科学会议上提出过[12]。2. 已发布的声学数据尽管该空间声名狼藉，但很少有已发布的有关该空间的声学参数的数据示例。 Hamayon [13]提出了混响时间估计作为八度频段的函数[125至4000 Hz：8.5、8.0、7.5、6.0、4.5、2.7 s]。 Mercier [14]提出的建议略有不同混响时间值[125至4000 Hz：8.5、8.2、6.5、6.2、4.7、2.5 s]。两项研究都仅介绍了混响时间，而没有任何参考或测量协议信息。3. 材料和方法：20世纪和21世纪的测量 3.1. 1987年的历史数据档案记录（1987年）是从有关一个新器官的声学研究中恢复的[15]，其中包括几个气球破裂。测量协议—图1a显示了1987年带源-接收器（SR）位置的测量的测量计划。尽管采用了使用不同刺激的多种技术，但由于缺少刺激细节（例如，消声信号，扫描刺激参数），仅可利用气球爆裂源。从源位置1记录了三个气球爆炸，从源位置2记录了1个气球爆炸。这些位置对应于大教堂的“相对”源位置[16]，其中S2在变位子和祭坛区域的中心附近。 S1在讲坛附近，更靠近公共区域的中心。测量设备的输入-用13个全向麦克风记录声音，这些麦克风连接到多轨线对线录音机（Tascam）。虽然不是理想的全向声源，但气球爆裂在某些情况下还是有用的工具，它提供了便携式脉冲源[17]。记录从模拟磁带上数字化。图1.巴黎圣母院大教堂（a）1987，（b）2015和（c）2020届会议的测量计划。位置居中于编号源（S＃（红色））和麦克风（＃（蓝色和绿色））标签下，或在所测量的网格过于密集的点处。 2020年计划（c）还在阴影区域指示了无法放置测量设备的脚手架（黄色），人为禁止区域（红色）和禁止区域的受阻碍/损坏的地面（蓝色）。3.2. 2015年的详细测量在2019年大火发生前的将近4年的2015年4月13日晚上，在一次小型音乐会演出之后进行了一系列声学测量。测量协议-图1b显示了测量计划，突出显示了2015年测量的S-R位置（请参见图2a中的照片）。源位置反映了1987年的测量结果，以及代表合唱团的S3和1987年测试的S4，尽管在进行测量后没有发现气球爆裂。在2个正弦扫描的三个测量组中，执行了麦克风1–8更改位置的操作（高度为1.5 m，这些麦克风的更改位置由测量位置后面的字母表示）。由于外部噪声过大，首次测量重复进行了两次，共87次，形成了4组测量值。麦克风9-16悬吊在天花板上（88层上方7 m，以捕获混响场供唱片工程师用于音乐会录音），因此89保持在同一位置，因此记录了八个类似的RIR。这些重复的90次测量允许研究随时间变化的声学响应的稳定性，其中91次解决了温度变化的细微影响[18]。在最后一次扫描测量之后，在每个源位置记录一个气球爆炸，而接收器在最终位置。（a）（b）图2.（a）2015年的状况照片，突出显示了测量期间测量设备，地毯滑道和小型音乐会立管； （b）2020年，突出显示在测量过程中由遥控机器人，障碍物和中殿的总体空状态拉动的麦克风三脚架。测量设备的输出-音频输出被发送到放大器（SAMSOM，美国Servs120a型，希克斯维尔），并依次发送到四个微型十二面体声源（三博士，3D-032型，日本东京）。信号-激励信号基于扫频正弦法。扫描频率从20到20,000 Hz，在20 s内呈指数增长。但是，由于这些特定扬声器的频率响应，在250 Hz八度频段以下的能量不足，无法进行分析。使用DAW软件Reaper和声卡（RME，Fireface 800，德国海姆豪森，德国）以44.1 kHz的采样率播放扫描。测量设备的输入-混响信号是由两个测量链记录的，因为测量的会话是与音乐会录音设备一起进行的。（I）用5个全向麦克风（4个DPA（丹麦Alleroed），4006型（1-4）和1个Schoeps（德国卡尔斯鲁厄）MK5型全向麦克风（5）以44.1 kHz的采样率记录扫描。 ，1个虚拟头（KU-80，配备DPA 4060）和1阶Ambisonic麦克风（Core Audio，Tetramic，Teaneeck，NJ，美国），所有这些都使用声卡（RME，Fireface 800）录制。 ）使用其他11个全向麦克风（6个DPA 4006型（11–16），5个Schoeps MK5型全向麦克风（6–10））和声卡（RME）以48kHz的采样率记录扫描，Micstacy）。3.3. 2020年重建后大火的测量准许进入重建现场，并于2020年6月30日进行了声学测量。由于工作现场的限制，只能进入某些区域。由于存在掉落碎片的风险，中殿和中庭已禁止人员进入，如图1c所示。链节/坛大理石地板的中央部分被尖顶掉落损坏。合唱团区域杂乱无章，由救援队整理，因此完全无法进入。许多侧面祭坛已被用来存储物体。还安装了用于移除器官的脚手架和围绕中殿的保护屏障（建筑围栏和腰高的穿孔金属板）。见图2b中的照片；在线（https://youtu.be/YLi7ASosKvw）上有一段简短的视频记录了测量会话。测量协议-图1c显示了测量计划，突出显示了2020年测量的S-R位置。在给定访问限制的情况下，选择扬声器的源位置S1，使其尽可能接近先前测量中使用的位置。源位置S2用于手持式脉冲源，因为这是最接近S1的位置。遥控机器人（用于隧道检查）被用来拉动安装在三脚架上的麦克风。麦克风位置1-5代表第一测量轨迹。由于剩余的时间，机器人的返回轨迹（位置6-19）允许更密集的分布。从位置S1开始进行抽奖。测量设备的输出-声源是电池供电的十二面体声源（Look Line，S103 ACDC，意大利Massa Finalese），配备有自己的内部放大器和扫频发生器，远程控制，位于声源位置S1。激励信号是内部20 s扫描正弦波。在禁区的极限处，从源位置S2进行了几次补充冲动刺激，手枪开枪射击和气球爆裂。测量设备的输入-混响的信号记录在各种便携式记录设备上，以限制由于机器人操作而引起的布线和混乱。除了使用一对MS（Zoom，H6）外，还使用两个与便携式录音机（Zoom，H6，东京，日本）连接的全向麦克风（Bedrock，BAMT1 1/2”，荷兰代尔夫特）进行录音。将两个3D麦克风（Core Audio，Tetramic和Octomic）记录到便携式录音机（Zoom，F8）上。最后，使用了两个自主3D麦克风（Zoom，H3-VR），一个与360°摄像头（三星，Gear360，韩国首尔）配合使用。源/接收器的高度为1.7 m，受限于用于放置设备的带轮三角架设备。3.4. 后期处理随后的反卷积扫描正弦刺激，采样率转换和后处理步骤在MATLAB中执行。根据我们的内部MATLAB IR分析（IRA）工具包，根据ISO 3382标准对RIR进行了分析[19]。3.5. 建筑细节巴黎圣母院长约130 m，宽48 m，高35 m。在与巴黎圣母院办公室的电话交谈中，确认在几个区域安装了地毯滑道，并且在与前两个海湾相邻的两个礼拜堂（侧面壁or或海湾）中增加了两个确认亭。在这段时间里因此，1987年和2015年之间的区别主要是安装了地毯滑轨（见图2a和3a）。从2015年到2020年，大火后的主要区别是拆除地毯滑道，拆除长椅和拱形天花板上的孔。图3b显示了修复团队在天花板上报告的主要孔洞。使用2D投影（忽略高程拓扑），建筑图纸中的孔大小估计为263 m2。根据上述尺寸，这相当于包围盒表面积的1％。（a）(b)图3.巴黎圣母院大教堂的示意图突出了特定的表面。 （a）突出显示座位位置（黄色）和增加的地毯流道（红色）的计算机模型； （b）指出拱形天花板（2020）中主要孔洞（红色）的建筑图。4. 测量结果 4.1. 声学参数由于三个测量会话期间信源/接收器位置的变化以及2020年测量条件的巨大差异，此处介绍的初步分析重点是混响时间测量，而不是对本地建筑特征更敏感的参数。在所有三种测量条件下，通过全向麦克风计算平均混响时间（T20），如图4a所示。图4.接收机平均混响时间汇总，衰减曲线示例和耦合体积分析，（a）具有标准误差棒的全向麦克风的平均混响时间（T20）。 2020年的结果显示了扫掠刺激（S1）和脉冲源枪击（S2，Rec位置1-5）的结果； （b）八度带滤波的RIC衰减，标准化，优化的SNR截断，2020扫描激励数据集的示例； （c）全斜率衰减500Hz-八度频带分析分布，显示RIC衰减曲线中所识别弯曲点的早期和晚期混响时间以及相对时间（BPt）和电平（BPdB）（[20]，以获得参数详细信息）。带刻度的箱线图显示了数据分布的中位数，95％置信区间，第25和第75个百分位数。 2020年测量协议采用了非同步音频输入/输出设备。虽然设备之间精确时钟速率的差异可能会导致解卷积信号的时间失真，但Hak和Hak [21]已表明，与MLS信号相比，这种误差对扫频刺激的影响较小。另外，在该研究中发现典型的时钟误差足够小，以致混响时间的预期偏差将小于百分之几。为了验证异步措施，还从源位置S2计算了2020年脉冲源枪射击的混响时间。结果表明，两种测量方法之间的差异在不同位置和频率的标准误差范围内有所不同，除了250Hz频段显示稍高的值（增加7％）和125 Hz频段缺乏足够的分析能量。从整个测量时段的混响时间来看，从1987年到2015年平均降低了8％。2015年和2020年之间的比较显示，整个频段的降低显着得多，T20的平均降低了20％。仔细检查RIR可以提供其他信息。图4b中显示了用于计算上述房间声学参数的RIC示例。衰减曲线显示出一个陡峭的阶跃或“悬崖”响应，正如在露天剧院中所观察到的[22]。考虑到除了光滑的空地板以外没有近端反射表面，这是合理的。在响应的较早和较晚部分之间，衰减率会出现一些细微变化，这表明体积行为呈轻微耦合。使用行进线多斜率分析方法对此进行了进一步分析[23,24]。为简便起见，此分析仅限于500 Hz倍频程滤波的RIR，并使用可比较的源和接收器位置与2020年缩小的测量区域将2020年的测量结果与2015年的子集进行比较。此方法除了可以描述时间和水平上的弯曲点外，还可以估算RIC的早期和晚期衰减率。相对于RIR发作。由于耦合体积衰减的行为随复杂体系结构中的源和接收器位置而变化[25]，因此将比较每个参数的结果分布，比较2015年和2020年的RIR，比较下半部分的源和接收器位置中殿（两个数据集中的共同测量区域）。非线性衰减分析的结果（如图4c所示）反映了如图4a所示的混响时间的总体减少，同时也突出了存在非线性衰减时使用ISO参数的问题。结果显示，早期和晚期衰减率均下降，表明主要和次要“体积”均减小。在Notre-Dame的情况下，对不同声音音量的界定不如在耦合混响音乐厅设计中那样明显和明显。但是，由于其较高的天花板，可以将Transept与其他空间完全不同，而侧面区域（Transept除外）具有多个水平。由于拱形天花板中的孔位于收发器区域内（图3b），但是其中一个孔位于源/接收器区域上方，因此可以想象这种损坏会影响多个声学“体积”。在这些体积中衰减率的降低还导致弯曲点时间的减少，并在较小程度上降低了水平，并且应注意，所有这些参数都与声耦合条件有关。 2015年情况的后期混响时间的可变性可能归因于空间的复杂性以及各种声学区域，这不仅导致了简单的双斜率衰减，而且导致了更高阶的耦合。需要进行进一步的分析和测量以进一步检查该假设。最后，根据Luizard等人的观点，考虑可感知的可检测性。 [20]，耦合条件下早期衰变率的平均正差（JND）约为7％至10％，是晚期衰变的两倍。同样，BPt的JND约为15％到30％，涵盖了此处观察到的差异。这样，可以确信地说声学条件的差异是清晰可听的。4.2. 空间分析空间房间脉冲响应（SRIR）可用于房间声学的比较方向分析。这里选择的方法是一种参数化方法，即空间分解方法（SDM）[26]。基于这样的假设，声场可以描述为一连串的平面波，因此SRIR可以分解为一组离散的压力值及其对应的到达方向（DOA），即图像源为归因于每个时间样本。为此，将一个以目标样本为中心的小时间窗口应用于SRIR，并通过最小二乘解估计到达时间差（TDOA）的DOA。理想情况下，使用阵列中心的全向脉冲响应来分配压力值。该方法已用于音乐厅SRIR的分析和声音化[27]，也用于其图形表示[28]。这些工具在MATLAB软件包SDM Toolbox [29]中实现。SDM分析应用于使用相同3D四面体麦克风阵列进行的2015年和2020年测量。使用A格式信号（代表接近重合心形麦克风的四面体阵列）估算DOA。对于所使用的麦克风，将分析窗口设置为最小允许大小，该大小是脉冲通过阵列传播所需时间的两倍，对于所使用的麦克风而言，大约为0.4毫秒。为了获得麦克风中心的压力值，这是SRIR的图形表示所必需的，使用了后处理的B格式全向W通道信号，因为这种分配应应用于与方向无关的RIR。图5中显示了类似的源-接收器对位置的中值平面和侧面平面的结果。需要注意的是，在2020年，没有座位，地板空着。相比之下，2015年既有长椅，也有一些舞台上升器，椅子和乐谱架代表着音乐表演（见图2a）。在比较这些结果时，可以进行一些观察。(a)(b)图5. SDM分析显示了从0 ms到[10，50，100，200，300，500，1000] ms的累积能量极性分布曲线，带通滤波了100 Hz至5000 Hz，滑动平均值为5°。指示了源位置（红点）。 （a）SDM分析：状态2015，Src S2–Rec 1c； （b）SDM分析：状态2020，Src S1，建议16。从CNRS/MC为修复巴黎圣母院而采取的科学行动的数字平台上获得的纵向截面，来源：Andrew Tallon进行的3D激光扫描（2016）。关于直接声音，2015年显示的声音既局部又清晰（略微升高，这与它的位置以及当时的声源都升高相对应）。地板反射不可见，可能是由于椅子和长椅的存在。到2020年，直接声音“波瓣”变得更宽广，不那么尖锐。检查侧视图图，直接声音（实际上是响应的初始0 ms到10 ms窗口）呈现出略微负向的升高。这可能是由于平坦的地板空了，在10毫秒的分析窗口内对地板的强烈反射进行了计数，从而降低和扩大了响应的早期部分。关于累积能量，在2015年，能量从各个方向相当平稳且均匀地增加，如后续能量轮廓曲线之间的规则径向间距所示，最大增加幅度为100至200 ms，因此反射以35至70的路径差到达米后的直接声音，主要归因于拱形天花板。横向能量的首次增加是在直接声音到达后的10到50毫秒内发生的，这与中殿中的列行以及侧阳台的反射相吻合。在平面和截面上，包含0到1000 ms的最终分析窗口在-10 dB的相对水平下相当圆。相反，如先前的分析所述，2020年的结果显示，在初始时间窗口之后，能量的阶跃函数降低更多，这表明在整个时间（尤其是在垂直方向）上都缺乏随时间的渐进反射累积。在所有方向上平均的200到1000毫秒之间的相对累积水平为2dB，比2015年的结果低2dB。5. 讨论与未来工作由于[13,14]中的数据与2015年的测量结果相当，因此可以得出结论，导致更短混响时间估计的变化是在1987年至1996年之间进行的。由于巴黎圣母院大教堂的体积相当大，混响时间差必须是实质性变化的结果。还可以考虑大气条件影响混响时间结果的可能性。然而，由于温度和相对湿度主要影响1000 Hz以上的混响估计[30]，因此可以将其排除为减少混响时间的原因。因此，地毯跑步者可能是候选人。自2019年毁灭性大火以来，混响时间的减少显而易见。使用扫频正弦波和脉冲源以及相对近端位置都观察到相同的差异。导致T20急剧降低20％的建筑元素仍有待验证。非线性衰减率或耦合声量分析突出了这样一个事实，即变化的规模很大，影响了大教堂的不同区域，为此，拱形天花板上的孔可能是至少起重要作用的候选对象。后续工作将需要确定火灾损害相对于临时安装位置和残留杂物的声学影响。根据2015年的测量结果创建并校准了巴黎圣母院的几何声学模型，并根据2013年4月24日的音乐会表演记录[31]，制作了虚拟的音乐会重建模型[31]，未来大教堂的声学研究工作可以使用此计算机模型，最近的测量结果和模拟来使模型适应建筑物的发展状态。正如最近的研究表明，数值模拟用于研究复杂和耦合的声学条件[24]以及感知生存力[32]的可靠性一样，这种几何声学分析工作在大教堂中可以认为是可靠的。最初的工作将集中在2020年的火后状态，以归因于各种变化的声学影响。这些结果将提供给重建团队，然后可以将该模型进一步用于评估项目期间建筑重建建议的声学影响。声学模型可用于研究重建过程中可能的演化，其自850年前建造以来，还可用于探索巴黎圣母院的声学演化。几个世纪以来，大教堂的许多元素发生了变化，从法国大革命期间发生的各种建筑翻新和破坏到用于不同活动的各种装饰，无论是宗教的政治，政治以及整个季节，巴黎大教堂圣母院的音响效果在整个历史上都不是一成不变的，而是其环境和人类占领的不断发展的无形产物。结合历史研究成果，声学模型和相关的虚拟模拟可用于探索和体验这些先前的状态[33]。作者贡献：概念化，B.F.G.K.和A.W .;方法学，B.F.G.K.和A.W .; B.F.G.K.软件；验证，B.F.G.K。和A.W .;形式分析，B.F.G.K。和A.W.; B.F.G.K.调查和A.W .;资源，B.F.G.K.;数据策划，B.F.G.K .;写作-原始草案准备，B.F.G.K。和A.W.;写作-审查和编辑，B.F.G.K。和A.W .;可视化，B.F.G.K.和A.W .;监督，B.F.G.K .; B.F.G.K.项目管理；资金获取，B.F.G.K.所有作者均已阅读并同意该手稿的发行版本。资金来源：这项工作的部分资金来自“尚蒂尔圣母大学”，而CNRS跨领域和跨学科研究计划（MITI）也投入了资金。欧盟JPI文化遗产项目PHE提供了额外的支持，以探索建筑声学和音景的文化遗产。这项工作的2015年阶段部分由法国ECHO项目（授权号ANR-13-CULT-0004），echo-projet.limsi.fr和BiLi（授权号FUI-AAP14，www.bili-project）资助.org）。致谢：特别感谢巴黎圣母院的工作人员在测量过程中的协助和耐心。我们还要感谢MichèleCastellengo提供了1987年音乐实验室的原始数据录音，该录音是应文化部长的要求而进行的。感谢2015年测量期间Bart Postma，Julie Meyer和Jean-Marc Lyzwa（CNSM）的协助。特别感谢Tapio Lokki对SDM分析的讨论，以及FrédéricBilliet对Notre-Dame音乐史的贡献。最后，我们要感谢Escadrone在租用2020年测量中移动设备所需的机器人方面的帮助和指导。 参考文献可在原文中查看点击：查看更多分类文章 免费试用文档翻译免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于：MDPI
2020-12-25 18:30:44
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昏昏沉沉的气候巨人:海底永久冻土在一万二千年后仍在苏醒
来源于：PHYS通过物理研究所西伯利亚拉普捷夫海中部Bykovsky半岛的海岸线在夏季撤退，那时候，冰层丰富的多年冻土降落到海滩，并被海浪侵蚀。学分：2017，P。在最北端，北冰洋不断膨胀，淹没了大量的沿海苔原和草原生态系统。尽管海水仅比冰冻温度高出几度，但海水开始融化其下方的永久冻土，使数十亿吨的有机物暴露于微生物分解之下。分解的有机物开始产生两种最重要的温室气体CO 2和CH 4。尽管研究人员数十年来一直在研究降解海底多年冻土的方法，但由于跨国际和学科分歧收集测量数据和共享数据的困难，使人们无法对碳的总量和释放速率进行总体估算。由博士领导的一项新研究 IOP出版杂志《环境研究快报》上发表了杨百翰大学（BYU）的候选人Sara Sayedi和高级研究员Ben Abbott博士的观点，阐明了海底多年冻土的气候反馈，得出了环冰碳储量，温室气体排放的初步估计，并可能海底多年冻土带的未来响应。Sayedi和一支由25位冻土研究人员组成的国际团队在由美国国家科学基金会支持的永久冻土碳网络（PCN）的协调下工作。研究人员结合了已发表和未发表的研究结果，以估计过去和现在的海底碳储量的大小，以及未来三个世纪可能产生多少温室气体。研究人员使用一种称为专家评估的方法，该方法结合了多个独立的合理值，估计海底多年冻土区目前捕获了600亿吨甲烷，并在沉积物和土壤中包含5600亿吨有机碳。作为参考，自工业革命以来，人类已经向大气中释放了大约5,000亿吨碳。这使得海底多年冻土碳库成为潜在的巨型生态系统对气候变化的反馈。塞耶迪说：“海底多年冻土确实是独一无二的，因为它仍在响应一万多年前的剧烈气候变化。” “在某些方面，它可以让我们窥见由于人类活动而在今天融化的多年冻土的可能反应。”Sayedi小组的估算表明，海底多年冻土已经释放出大量的温室气体。但是，此释放主要是由于古代的气候变化，而不是当前的人类活动。他们估计，海底多年冻土每年向大气中释放约1.4亿吨CO 2和530万吨CH4。这在规模上与西班牙的整体温室气体足迹相似。研究人员发现，如果人为引起的气候变化继续下去，海底永久冻土中CH 4和CO 2的释放可能会大大增加。但是，预计此响应将在接下来的三个世纪内发生，而不是突然发生。研究人员估计，海底多年冻土层未来释放的温室气体数量直接取决于未来的人类排放量。他们发现，在照常工作的情况下，海底多年冻土变暖所释放的额外CO 2和CH 4相比于减少人类排放以使气温保持在2°C以下的情况要多四倍。 海底和沿海多年冻土生态系统的艺术图，强调温室气体的产生和释放。图片来源：北亚利桑那大学的Victor Oleg Leshyk为这项研究创作的原始艺术品。萨耶迪解释说：“这些结果很重要，因为它们表明气候反馈作用很大，但反应缓慢。” “对该地区的一些报道表明，人类排放物可能引发甲烷水合物的灾难性释放，但我们的研究表明，几十年来，甲烷排放量逐渐增加。”即使这种气候反馈是相对渐进的，研究人员指出，目前的任何气候协议或温室气体目标均未包含海底多年冻土。Sayedi强调，海底多年冻土仍存在大量不确定性，需要进一步研究。 西伯利亚拉普捷夫海中部Bykovsky半岛的海岸线在夏季撤退，那时候，冰层丰富的多年冻土降落到海滩，并被海浪侵蚀。学分：2017，P。塞耶迪说：“与未来的气候对海底多年冻土的重要性相比，我们对这一生态系统知之甚少。” “我们需要更多的沉积物和土壤样品，以及一个更好的监测网络，以检测温室气体释放何时响应当前的变暖，以及这种巨大的碳库从冻结的沉睡中唤醒的速度。点击：查看更多物理学文章 试用免费文档翻译免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。
2020-12-22 18:22:54
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陆地动物的大规模灭绝发生在2700万年的周期中
来源于：PHYS由 纽约大学 信用：CC0公共领域 根据发表在《历史生物学》杂志上的一项新分析，陆栖动物（包括两栖动物，爬行动物，哺乳动物和鸟类）的大规模灭绝遵循了大约2700万年的周期，与先前报道的海洋生物的大规模灭绝相吻合。这项研究还发现，这些大灭绝与主要的小行星撞击和熔岩的火山喷发（洪水玄武岩喷发）相吻合，为灭绝的发生提供了可能的原因。迈克尔·兰皮诺（Michael Rampino）说：“似乎大物体撞击和造成洪水泛滥的玄武岩活动的内部地球活动的脉搏可能正在向灭绝一样，持续2700万年的灭绝，也许是由我们在银河系中的轨道所决定的。”是纽约大学生物系的教授，也是该研究的主要作者。六千六百万年前，由于小行星或彗星与地球相撞造成的灾难性后果，陆地和海洋中包括恐龙在内的所有物种中有70％突然灭绝了。随后，古生物学家发现，海洋生物的这种大规模灭绝不是随机事件，而是一个大约2600万年的周期，其中绝大部分物种消失了90％。在他们的历史生物学研究中，Rampino及其合作者是卡内基科学研究所的肯·卡尔德拉（Ken Caldeira）和纽约大学数据科学中心的朱宇宏（Yuhong Zhu），研究了陆地动物大规模灭绝的记录，并得出结论，认为它们与海洋灭绝相吻合。生活。他们还对土地物种的灭绝进行了新的统计分析，并证明这些事件遵循了类似的大约2750万年的周期。是什么原因导致陆地和海洋周期性大规模灭绝？大规模灭绝不是周期中唯一发生的事件：小行星和彗星撞击地球表面造成的撞击坑的年龄也遵循与灭绝周期一致的周期。天体物理学家推测，太阳系每26至3000万年发生一次周期性的彗星阵雨，产生周期性的撞击，并导致周期性的生物灭绝。太阳和行星大约每三千万年在银河系拥挤的中平面内循环。在这段时间里，可能会发生彗星骤雨，从而对地球造成巨大影响。这些影响可能创造条件，使人们承受压力并可能杀死土地和海洋生物，包括广泛的黑暗和寒冷，野火，酸雨和臭氧消耗。“这些新发现是在陆地和海洋上发生的一致的，突然的物种大灭绝，以及共同的26至2700万年的周期，这使周期性的全球灾难性事件成为灭绝的诱因，这一点令人信服。”兰皮诺 “实际上，已知陆地和海洋物种的三大灭绝与过去2.5亿年的三大影响同时发生，每一次都可能造成全球性灾难并导致大规模灭绝。”研究人员惊讶地发现，除了小行星大规模灭绝外，还有其他可能的解释：玄武岩喷发或覆盖火山岩大片区域的巨型火山喷发。陆地和海洋上所有八个重合的死亡事件都与洪水玄武岩爆发的时间相吻合。这些爆发还将为生活创造严峻的条件，包括短暂的强烈寒冷，酸雨，臭氧破坏和辐射增加；从长远来看，喷发可能导致致命的温室供暖，并导致海洋中更多的酸和更少的氧气。兰皮诺补充说：“全球大范围的灭绝显然是由最大的灾难性影响和大规模的火山活动造成的，也许有时是相互配合的。”点击：查看其他分类文章 查看生物学文章免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。
2020-12-11 18:35:49
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物理学家捕捉到“完美”液体的声音
来源于：PHYS麻省理工学院的 Jennifer Chu 麻省理工学院的物理学家在实验室中创造了一种完美的液体，并记录了这种“完美流动”的声音。声音通过这种流体传播的方式可用于计算中子星和其他理想流体中的声音以及“量子摩擦”。图片来源：麻省理工学院的Christine Daniloff 对于某些人来说，“完美流动”的声音可能是森林小溪的轻轻打磨，或者是投手倒出的水的叮叮当叫。对于物理学家来说，完美的流动更为具体，是指以量子力学定律所允许的最小摩擦或粘度流动的流体。这种完美的流体行为在自然界中是罕见的，但据认为发生在中子星的核心和早期宇宙的浓浆中。现在，麻省理工学院的物理学家已经在实验室中创建了一种完美的流体，并聆听了声波如何在其中传播。该记录是的滑音的产物声波，该小组通过被称为费米子基本粒子的仔细控制的气体发送。可以听到的音调是气体像弹拨弦一样共振的特定频率。研究人员分析了数千种声波在气体中的传播，以测量其“声扩散”或声音在气体中的扩散速度，这与材料的粘度或内部摩擦力直接相关。令人惊讶地，他们发现流体的声音扩散是如此之低，以至于被称为“普朗克常数”的自然常数和流体中各个费米子的质量所给出的“量子”摩擦力来描述。这个基本值证实了相互作用力强的费米子气体表现得很完美，并且具有普遍性。今天发表在《科学》（Science）杂志上的结果表明，科学家们首次能够测量完美流体中的声音扩散。科学家现在可以将流体用作其他更复杂的理想流动的模型，以估算早期宇宙中等离子体的粘度以及中子星内部的量子摩擦，而这些本来是无法计算的。科学家甚至可能能够大致预测他们发出的声音。麻省理工学院的托马斯·弗朗克物理学教授马丁·兹维林说：“听中子星非常困难。” “但是现在您可以在实验室中使用原子模仿它，摇动原子汤并听取它，并知道中子星会如何发声。”尽管中子星和团队的气体在大小和声音传播速度方面存在很大差异，但通过一些粗略的计算，Zwierlein估计，该恒星的共振频率将类似于气体的共振频率，甚至可以听到。您可以使耳朵紧贴而不会因重力而裂开。”他补充道。Zwierlein的合著者是MIT哈佛大学超冷原子中心的主要作者Parth Patel，Yanjie Yan，Biswaroop Mukherjee，Richard Fletcher和Julian Struck。轻按，聆听，学习为了在实验室中创造出完美的流体，Zwierlein的团队产生了一种强烈相互作用的费米子气体-诸如电子，质子和中子等元素粒子，它们被认为是所有物质的基础。一个费米子由其半整数自旋定义，该特性可防止一个费米子与另一附近的费米子发生相同的自旋。这种排他性使元素周期表中原子结构的多样性得以实现。Zwierlein说：“如果电子不是费米子，而是快乐地处于相同的状态，那么氢，氦和所有原子以及我们自己都会看起来一样，就像一些可怕的无聊的汤一样。”费米子自然喜欢彼此分开。但是，当它们强烈相互作用时，它们可以表现为完美的流体，粘度非常低。为了制造出如此完美的流体，研究人员首先使用激光系统捕获了被认为是费米子的锂6原子气体。研究人员精确地配置了激光器，以在费米子气体周围形成一个光学盒。调整激光器，使得只要费米子撞到盒子的边缘，它们就会弹回到气体中。而且，费米子之间的相互作用被控制为量子力学所允许的最大强度，因此在盒子内，费米子在每次相遇时都必须相互碰撞。这使费米子变成了完美的液体。Zwierlein说：“我们必须制造一种密度均匀的流体，然后才可以在一侧轻敲，聆听另一侧，并从中学习。” “到达这个地方，我们似乎可以自然地使用声音，实际上是很困难的。”“以完美的方式流动”然后，该团队只需简单地改变其中一面墙的亮度，即可通过光学盒的一侧发出声波，从而以特定的频率通过流体产生类似于声音的振动。他们记录了数千个流体的快照，每个声波都在波动。Zwierlein说：“所有这些快照共同为我们提供了超声波检查图，这有点像在医生办公室进行超声波检查时所做的事情。”最后，他们能够观察到响应每种声波的流体密度波动。然后，他们寻找在液体中产生共鸣或放大声音的声音频率，类似于在酒杯上唱歌并找出声音破裂的频率。Zwierlein解释说：“共振的质量告诉我有关液体的粘度或声音扩散性的信息。” “如果流体粘度低，如果以正确的频率撞击，它会产生非常强的声波，而且声音很大。如果流体非常粘稠，那么它就不会产生任何良好的共振。”根据他们的数据，研究人员观察到通过流体的清晰共振，尤其是在低频下。从这些共振的分布，他们计算出流体的声音扩散。他们发现，也可以很简单地通过普朗克常数和气体中平均费米子的质量来计算该值。这告诉研究人员，气体是一种完美的流体，本质上是基本的：它的声音扩散以及因此的粘度处于量子力学设定的最低限度。Zwierlein说，除了使用该结果来估计更奇特的物质（例如中子星）中的量子摩擦外，该结果还有助于理解如何制作某些材料以表现出完美的超导流。Zwierlein说：“这项工作直接与材料的抵抗力有关。” “弄清楚气体中最低的电阻是什么，可以告诉我们材料中的电子会发生什么，以及如何使材料以最佳的方式流过电子。这令人兴奋。”点击：查看更多物理学文章 使用英文翻译功能 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。
2020-12-04 19:41:40
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量子物质的新突破
来源于：PHYS 由 布鲁塞尔自由大学 信用：CC0公共领域 振荡行为在自然界无处不在，从行星的轨道到摆动的周期性运动。在纯晶体系统中，呈现出理想的空间周期性结构，量子物理学的基本定律预示了显着且与直觉相反的振荡行为：当受到弱电力时，材料中的电子不会发生净漂移，但是会发生净漂移。而是在空间中振荡，这种现象称为布洛赫振荡。浸入晶体（也称为光学晶格）中的超冷原子是已观察到Bloch振荡的众多系统之一。通常，粒子的运动受存在力的影响，例如由电磁场产生的力。在某些晶体中，出射场让人想起电磁场也可能作为材料的固有特性存在，它们可能会影响Bloch振荡。从数学的角度来看，这些内在字段可以采用多种形式。特别令人感兴趣的是那些由数学量表示的，不交换的字段，即乘积“ axb”不等于“ bx a”。这些数学量和相应的物理属性通常称为“非阿贝尔”。本质上，需要广义的非阿贝尔力量来描述弱或强核力量，而电磁力更容易用阿贝尔（通勤）力量来描述。M. Di Liberto，N。Goldman和G.Palumbo（自然科学学院，ULB）在《自然通讯》上发表的文章证明，固有的非阿贝尔场能在晶体中产生新型的布洛赫振荡。这种奇特的振荡现象的特征是振荡倍增与晶体几何设定的基本周期相比。该倍增因数源于晶体的对称性，可归因于拓扑的不变性（在晶体的小变形情况下稳定的数值），它具有深远的起源。此外，这些奇特的Bloch振荡显示出与晶体内部状态的跳动完全同步。这项工作为具有非阿贝尔性质的拓扑量子物质提供了新的思路。点击：查看更多物理学文章 查看双语译文文章 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息，仅代表作者个人观点，与本网无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。
2020-11-25 19:14:37
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社会理解的基石
一项研究表明人脑中如何建立同理心和观点 来源：MPG 2020年11月16日 能够同理心和他人的观点-通过这两种技能，我们能够理解他人心中正在发生的事情。尽管这两个术语都在不断传播，但仍不清楚它们究竟描述了什么以及什么构成了这两种技能。莱比锡马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所的科学家现在与牛津大学和其他机构的同事一起，对以前的大量研究进行了评估，并开发了一种解释模型，表明不是特定的能力使我们能够做到这一点。把自己放在别人的鞋子上。两种技能都由许多不同的因素组成，具体情况视情况而定。 不是一种具体的能力就能使我们立足于另一个人的脚。根据情况的不同，有许多不同的因素。©shutterstock 在我们这个复杂的全球化社会中，了解他人的需求，感受和对世界的看法变得越来越重要。社交技能使我们能够结交朋友并建立支持我们的人脉网络。但是与每个人打交道对每个人来说都不容易。一个主要原因是：两个最重要的社交技能同理心，即能够同理他人的情感，以及具有洞察力的能力，即能够理解他人的计划和意图的能力不同。 长期以来，研究人员一直试图找出有助于他人理解的因素。这个想法是，您对它了解的越多，就越能帮助人们建立社会关系。然而，到目前为止，很难确切地了解其真实含义，同情心和观点。阅读他们眼中的情绪，理解一个有趣的故事或能够理解另一个人的行为-在日常生活中，不断有其他社会挑战需要这两个伟大的整体技能。但是，详细来说，它们每个都需要各种下属技能的组合。如果在一种情况下有必要解释外观和面部表情，则在另一种情况下则更有必要 迄今为止，已经进行了无数研究，每个研究都从整体上考察了移情和观点。然而，到目前为止，尽管有不同的要求以及它们在大脑中的基础，但尚不清楚什么构成这两种能力的核心。菲利普·坎斯克（Philipp Kanske）和一组国际科学家现在对此进行了补救，并开发了一种综合的解释模型。 社会技能“移情”（红色大脑区域）和“视角改变”（蓝色大脑区域）是层次结构的。它们由各种单独的组件组成。©Apa PsycNet 大脑在社交世界中具有两种通用的操作技巧。同情是基于情感的，可以帮助我们参与对方的情感。第二个是改变视角的能力，是一个复杂的思考过程，可用来想象另一个人的情况并思考这个人可能在想什么，” Philipp Kanske解释说，他曾经是研究小组的负责人，现在是莱比锡马克斯普朗克研究所的研究员。德累斯顿工业大学的研究所和教授。他与荷兰奈梅亨唐德斯研究所的Matthias Schurz共同领导了这项研究，该研究最近发表在专业杂志“ Psychological Bulletin”上。“这两种思考和同情他人的抽象能力是由不同的构建块组成的。” Kanske继续说道：“这两种整体能力都是由大脑中的一个“主要网络”来处理的，该网络专门处理同情或观点转变，这在每种社会情况下都会被激活，但会根据情况添加其他网络。” 例如，如果我们从别人的眼中阅读别人的想法和感受，那么除了要从别人的行为或故事中推断出别人的想法之外，还涉及其他区域。“大脑因此可以非常灵活地对个人需求做出反应。” 一个主要的网络用于移情，它可以通过处理恐惧来识别严重的情况，例如，使用专门的附加区域，例如用于面部或语音识别。当改变观点时，活跃于核心网络的区域就是那些也用于记住过去或幻想未来的区域，即那些处理当前无法观察的事物的思想。同样，在每种特定情况下，这里还会添加其他大脑区域。 复杂的社会问题需要两种技能才能共同工作 通过他们的评估，研究人员还发现，特别复杂的社会问题需要同情和观点转变的结合。具有特别社会能力的人似乎以两种方式看待他人，即基于感觉和思想。然后，根据他们的判断，他们找到了两者之间的适当平衡。 “但是我们的分析还表明，缺乏两种社交技能之一也可能意味着该技能总体上不受限制。Kanske补充说，有可能只影响某些局部因素，例如对面部表情或语音旋律的理解。因此，单项测试不足以证明一个人缺乏社交技能。相反，必须有完整的测试程序系列，以实际评估它们是否没有同理心或无法接受他人的观点。 科学家使用大规模的荟萃分析检查了这些关系。一方面，他们确定了当参与者使用他们的同理心或观点时，在MRT模式下检查的188项个体研究中发现了哪些相似之处-以便针对两种社交技能中的每一种定位大脑的核心区域。但是，他们还指出了MRT模式如何根据特定任务而有所不同，以及相应地使用了哪些大脑区域。 点击：查看更多其他分类文章 查看更多医学文章 使用证明翻译功能 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。
2020-11-16 19:15:19
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