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《粒子物理学的里程碑事件：首次观测到粲介子衰变中的CP破坏》

  • 来源专题：重大科技基础设施领域知识集成服务平台
  • 编译者： 魏韧
  • 发布时间：2019-11-08

  • 欧洲核子研究组织（CERN）的LHCb合作组织的研究结果首次显示了在D0介子的粒子中的CP破坏，即物质-反物质行为的差异。这是一项将被写入粒子物理学教科书的研究发现。

    众所周知，粒子物理标准模型的弱相互作用会导致一些粒子及其CP对应物的行为差异，这种不对称被称为CP破坏。曼彻斯特大学Marco Gersabeck博士指出，研究组率先使用了直接在LHC对撞中产生的粲粒子，并一直致力于发展分析方法。通过对收集到的所有数据进行全面分析，得出这种微小但影响深远的现象，这一发现标志着精密物理学粲时代的开始。

    目前，CERN的LHCb探测器正在进行实质性升级，预计将于2021年重新上线。此次升级将使LHCb能够分析比目前多十倍的数据。

    到目前为止，在标准模型相互作用中观察到的CP破坏规模很小，无法解释目前的物质-反物质失衡，这表明存在额外的未知CP破坏源。

    该结果具有5.3个标准差的统计意义，超过了粒子物理学家用来宣称发现的5个标准差的阈值，证明我们最终有能力研究粲夸克中CP破坏的微妙效应。但是发现只是一个开始。升级后的LHCb将收集更多数据，粲夸克将使寻找CP破坏可能的新来源成为可能。这些结果将推动理论工作，以探索标准模型的缺陷。

  • 原文来源：https://stfc.ukri.org/news/new-research-result-from-cern-is-a-milestone-in-the-history-of-particle-physics/
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  • 《 寻求新的癌症治疗跨越里程碑》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-08-28
    • 莱斯大学发明的一种癌症疗法在临床试验中已经跨越了一个里程碑，这是一项长达数十年的重大发展，旨在开发一种能够在没有化疗，侵入性手术和放射治疗的副作用的情况下破坏肿瘤的治疗方法。 根据本周发表在“美国国家科学院院刊”（PNAS）上的一项研究，在纳米粒子局部治疗的临床试验中治疗的前15名前列腺癌患者中有13名在治疗后一年内没有发现可检测到的癌症迹象。 ）。 本文介绍了16名在纽约西奈山伊坎医学院接受治疗的患者的结果。据该研究的作者称，这是一项光热癌症疗法的首次临床研究 - 一种使用发光纳米粒子加热和破坏肿瘤的研究 - 在一篇评论的科学期刊中。 在这项研究中，16名年龄在58至79岁之间的中低风险局部前列腺癌患者同意参加AuroLase治疗试验，这是一种使用金纳米粒子加热和破坏肿瘤的局灶性消融治疗。 16名患者中的15名接受了为期两天的治疗，在第一天接受静脉输注纳米颗粒，并在第二天接受图像引导消融治疗。所有患者在治疗当天回家，并在治疗后3个月，6个月和1年返回进行随访。在完成治疗的15名患者中，只有两名在一年后的随访活检和核磁共振成像中显示出可检测到的癌症迹象。 “金 - 二氧化硅纳米壳输液可以治疗癌症，同时保留前列腺的其余部分，从而通过减少不必要的副作用，包括勃起功能障碍和/或尿液渗漏来保护患者的生活质量，”该研究的主要作者和试验主要研究者Ardeshir Rastinehad博士，西奈山伊坎医学院泌尿外科和放射学副教授。 该试验正在进行，已经在西奈山和密歇根州和德克萨斯州的另外两个临床地点治疗了44名患者，这是莱斯大学工程师和纳米科学家Naomi Halas和杜克大学生物工程师Jennifer West 20年追求的结果。这项新研究的共同作者Halas和West在2000年左右首次设想纳米粒子治疗，同时在Rice的布朗工程学院工作。 颗粒，微小的二氧化硅球体，外层金薄，称为纳米壳。它们比红血细胞小50倍，Halas在1997年在Rice发明了它们。通过改变金壳的厚度，Halas表明她可以调整纳米壳以与特定波长的光相互作用。大约2000年，她和韦斯特发明了一种通过用低功率近红外激光加热纳米壳来破坏癌细胞的方法，这种激光可以无害地通过健康组织。 这项工作获得了国家奖项和新闻报道，到21世纪初，Halas和West共同创立了一家总部位于休斯顿的创业公司Nanospectra Biosciences，以开发临床应用技术。 大约在那个时候，哈拉斯的父亲，85岁，被诊断出患有前列腺癌。 “他有严重的听力损失，并且在法律上是失明的，所以我必须成为他和泌尿科医生之间的沟通联系，”哈拉斯说。 “由于我父亲的缘故，我对患有前列腺癌的人了解得很多。” 哈拉斯说，她永远不会忘记她的父亲问她的发明是否可能是他的前列腺癌的答案。 “他知道纳米壳，”她说。 “这个故事发生在商业周刊上，他把剪报贴在办公室的墙上。” 当时，Nanospectra仍在进行必要的临床前工作，以证明纳米壳可以安全地用于人体。 放射治疗两年后，他几乎不可能小便。 “这太可怕了，”哈拉斯回忆道。 “他每周都进出医院。医生会给他做导尿管。他会回家。几天之后一切都会好的，然后他就得去急诊室了。他真是难以置信经历过。“ 她生动地回忆起仍然激励她的对话。 “他对我说，'如果你能阻止一个人不得不经历我所经历的地狱，那就值得了，'”哈拉斯说。 从一开始，West和Halas就已经想象出一种可以摧毁癌症的治疗方法，而不会产生通常与化疗，侵入性手术和放射治疗相关的虚弱副作用。在细胞培养和老鼠的早期研究中证实了这一点。 “科学没有改变，”韦斯特说。 “如果你回顾我们最初的PNAS论文，我们做了第一次动物研究，那么科学就没有根本的不同。” 但获得食品和药物管理局批准的临床试验并不容易，部分原因是该技术具有开创性。 “我们是第一个真正设计的纳米粒子，用于进入人体，”韦斯特说。 “起初，FDA不知道如何处理这些类型的材料。我们在静脉注射袋中看到的东西看起来像一种可注射液体。它是一种药物还是一种装置？FDA有一个时间点正在讨论为纳米创建一个全新的部门。“ 最后，该机构选择将Nanospectra品牌为AuroLase Therapy的治疗作为一种医疗器械进行监管。大约10年前，一项关于安全性的临床试验开始于对晚期头颈癌的研究。 Halas说Nanospectra在每一步都学到了宝贵的经验教训，但她说这是另一项重大进步 - 这是医学成像领域的一项重大进展 - 为前列腺癌的成功奠定了基础。 Halas说，2011年，美国国立卫生研究院的研究人员发表了一项新技术的结果，该技术将超声和MRI成像相结合，以毫米级精度解决前列腺肿瘤。临床医生开始采用“融合活检”技术，这是一种将针吸活检靶向可疑肿瘤特定部位的方法。 研究融合活检技术的主要研究人员之一是Rastinehad，他于2015年加入西奈山，并且早期支持使用融合成像平台进行“局部治疗”微创治疗，可以针对肿瘤而不会出现尿失禁的风险。与全腺治疗相关的阳痿，如手术切除前列腺或放射线。 对于Halas和West来说，新发布的这项研究是20年历程中又一个重要的步骤，它始终是个人的，并且非常感人。 “当我们在德克萨斯医疗中心进行最早的动物实验时，热带风暴艾利森袭击了，”韦斯特回忆道。 “动物研究设施中的许多MRI仪器都被摧毁了，我们最终不得不在他们用来对患者进行成像的同一设施中对我们的老鼠进行MRI检查。看到癌症对人类产生的影响，我们正在深刻感动。和他们一起等待，并认为我们正在开发的东西可能有一天，希望能真正帮助他们。“ 哈拉斯的父亲几年前去世了，但她说她每天都在想着他。 “这里有更大的图片，”她说。 “这个（研究）是16名男性，但是什么时候才能达到16,000？一千六百万？因为九分之一的男性在他们的一生中将不得不处理这个问题。认为这种治疗方法可以缓解副作用，并且我父亲经历的痛苦真是令人感到温暖。“ 韦斯特说，结果显示了医生和工程师共同努力解决问题的可能性。 “这项工作展示了跨工程和医学的合作力量，”她说。 “它显示了协作如何能够将激动人心的新技术转化为临床医学，以改善患者的生活。” ——文章发布于2019年8月26日
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  • 《极端条件科学的里程碑》
    • 来源专题：重大科技基础设施领域知识集成服务平台
    • 编译者：魏韧
    • 发布时间：2020-09-14
    • 欧洲硬X射线自由电子激光装置（EuXFEL）X射线激光为高压研究开辟了新的视野：国际团队首次使用强激光脉冲在X射线激光中加热和分析了钻石对顶砧中（DAC）的样品。 钻石对顶砧属于高压研究人员使用的标准仪器。其中两个小的超硬钻石对顶砧压缩微小的样本，产生诸如地球内部普遍存在的压力。地球科学家可以模拟地球内部的状况，并获得有关地核和地幔的重要信息。到目前为止，仅在诸如PETRA III之类的存储环上使用了钻石对顶砧，直到最近才把它们放入更强的自由电子激光中。 在EuXFEL的高能量密度（HED）仪器中，研究人员首次使用新的相互作用腔，这是专为在X射线激光下用钻石对顶砧实验设计的。目前，只有EuXFEL能够提供能量足够高的硬X射线，能够轻易穿透钻石对顶砧。真空腔的特点是有一个转轮，可容纳6个DACs进行快速交换，优化光束时间，有两个大面积的探测器用于记录衍射图，以及一个光学系统，用于成像样品和非接触（高温）温度测量。 这个复杂的装置是由德国电子同步加速器研究所开发，它是亥姆霍兹国际极限场束线（HIBEF）联盟的一部分。该联盟在亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫研究中心（HZDR）领导下，将一些研究所联合起来，利用合作伙伴的专业知识和EuXFEL的特性，在极端条件下进行独一无二的实验。 另外，这些实验得益于欧洲X射线激光的快速脉冲速率，它每秒可产生27000次闪光。当第一次X射线闪光加热并熔化钻石对顶砧中被压缩的样品时，随后的闪光可以精确地测量样品中的变化——甚至在样品与钻石对顶砧发生反应之前。这只有在EuXFEL中才有可能实现，只有它可以在短时间内连续提供足够数量的高能量X射线闪光。高光子能量为科学家提供了更多的细节，可以更好地进行样品结构分析。 在EuXFEL第一批钻石对顶砧实验中，最初该团队将重点放在系统研究上，作为未来实验的基础。例如，研究人员用EuXFEL的强烈X射线脉冲测试了钻石对顶砧是否能够承受多次照射，样品是否以及如何被第一个X射线脉冲加热，然后紧接着用另一个脉冲检查，观察到的温度如何依赖于脉冲的时间间隔，以及强烈的X射线闪光是否引发样品与压力传递介质或钻石之间的化学反应。 初步的观测结果为，压力高达一百万大气压的钻石对顶砧确实能够承受EuXFEL光束的多次照射。适当的样品可以被X射线束强烈加热，在某些情况下还会熔化。利用X射线可诱导和观察样品内部的化学反应和相变。为了探索EuXFEL中钻石对顶砧研究的全部潜力，研究人员已经提交了进一步实验的建议。
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