超级贝氏体，一种强度惊人的钢，是本周《裸体科学家》的主题。我们会发现它是如何在比萨烤箱的冶金过程中制造出来的，为什么它能制造出最好的轴承，以及即使它到处都是洞，它也能制造出很好的盔甲。今天的新闻是，一种纳米技术工具可以疏通血管，一颗附近恒星周围消失的尘埃云我们找到希格斯粒子了吗?另外，你的餐具会影响食物的味道吗?
在这一集里
超强超强贝氏体
剑桥大学哈里·巴德希亚教授
本-钢是一种用途广泛的金属，几个世纪以来的试错桶化学给了我们各种各样的钢合金，能够执行我们设定的每一项任务。因此，当你听到钢铁仍然可以以以前没有想到的特性给我们带来惊喜时，你可能会感到惊讶。在剑桥大学发明超级贝氏体的Harry Bhadeshia教授将为我们介绍一种新型钢材，即超强超级贝氏体。哈里，非常感谢你来参加我们的节目。
哈利——这是我的荣幸。
本:那么，告诉我们这种新型钢材有什么特别之处?
哈利:嗯，大多数钢本质上是结晶的，所以如果你观察它们
在显微镜下，你会发现非常细小的晶体，通常只有百万分之一米大小。现在，你把这些晶体做得越精细，材料就会变得越坚固，也越坚硬。所以，韧性是材料在受到撞击时吸收能量的能力，否则，当有东西撞击它时，材料就不安全了。所以，我们的想法是让晶体变得非常精细，它们实际上比碳纳米管还要细。也就是十亿分之一米的大小。
本:那你是怎么做到的呢?如何控制这些晶体的大小呢?
Harry -我们发现，如果我们在足够低的温度下在实心钢中生长晶体，那么它们会长得非常细。所以在这种情况下，我们对钢进行热处理，温度与你烹饪披萨的温度相同。唯一的问题是我们需要把钢在200°C的温度下保存10天。所以这是一个很长的烹饪过程，在200°C左右。
本:这一切都是关于热处理还是你添加了额外的合金元素来赋予它这些特性?
我们特别添加了硅来阻止有害晶体的生长。所以，有一些晶体不利于韧性，其中之一就是碳化铁。如果加入适量的硅碳化物离子的形成就会被抑制。
所以，我们认为钢或者至少从外行的角度来看，我认为钢就是铁和碳，但很明显，它比这更复杂。有多少不同的元素形成超级贝氏体?
哈里:我们至少添加了十种不同的溶质。除了硅，我们还添加了钼，因为当我们商业化生产钢铁时，我们无法控制某些杂质，而钼就像一种清除剂，它能清除那些杂质，从而阻止它们对钢铁造成伤害。我们有铬和锰来阻止高温下发生的其他反应。所以这是一种精心设计的钢材。
几个世纪以来，人们一直在用化学方法来制造更好的钢，但你的技术更科学一些?
哈利——部分正确。所以我们要做的是首先从计算开始，尽我们所能，然后做实验来验证计算。如果它们不正确，我们再次进入那个循环。这是一种更好的方法因为我们在实现目标的同时也在发展理论。
说到理论，是什么让微小的晶体赋予了它这些特性?晶体结构如何影响最终性能?
所以，如果我们在相同的体积内包装大量的晶体，那么你就会在晶体之间呈现出许多变形的边界。晶体做得越细，在给定的体积内，晶体之间的表面积就越大。这使得它很难变形。例如，超级贝氏体的强度是一平方米能够支撑25亿个苹果的重量这就是我们所说的2.5千兆帕的强度。因为烹饪过程非常缓慢，我们可以制造出非常大的尺寸和大量的钢。所以它已经生产了数千吨。
本:我们之前在节目中采访过劳斯莱斯公司的人，他们谈到了他们是如何制造喷气式发动机叶片的，比如，他们是如何用一个单晶形成叶片的。很明显，它没有这些晶界，但是，这在喷气发动机内部完成了一项了不起的任务。这是一种权衡吗?有晶界是一件事，没有晶界是另一件事吗?
晶界在室温下很容易获得强度，比如说，200或300摄氏度，但是当温度升高，大约500摄氏度时，晶界内部会有一些空间，这些空间不在晶体内部。所以原子可以很容易地在边界内移动。这意味着如果你在1400°C下操作涡轮叶片，它会变得越来越长，所以在这种情况下，我们真的不希望晶体之间有任何界限，最好是用单晶来制造叶片。
所以，你有这些难以置信的小晶体，给你所有这些巨大的表面积的边界，给你这些独特的现象性质。你怎么看待超级贝氏体的应用?你认为它在什么地方最有用?
哈利:那我就把优点和缺点都告诉你。好处是我们可以在三个维度上都做得这么大只需要非常简单的热处理。而且钢铁本身的制造成本也很低。它没什么特别贵的。因此，在任何需要强度和韧性结合的应用中，这都是完美的。比如轴，盔甲和轴承图灵会讲到。它的缺点是，因为它太坚固了，所以不能焊接。例如，我不能用它造一座桥。大型结构确实需要在某个点上连接起来，而这种材料目前还不能焊接。我们正在非常努力地进行研究，以找到一种不破坏晶体精细尺度的连接方法。 We haven't found it yet, but you know, this is science, right?
本，我对连接金属的方式所知甚少，给我的印象是，仅仅讨论如何将两块金属连接在一起，至少还需要一个小时的讨论!
哈利——当然。
本:嗯，非常感谢你，哈利。这是剑桥大学的Harry Bhadeshia教授。
制造更好的轴承
Alan Begg博士，SKF
Ben -新材料总是需要执行特定的工作，即使是最微小的性能改进也可能意味着工程成功与工程失败之间的差异，或者它可以使以前昂贵的项目在经济上可行。现在我们请到了来自瑞典SKF公司的Alan Begg博士。艾伦，想必你一直都在依靠这些改进来改进项目，开发新产品，保持竞争力。
艾伦:当然。SKF是世界上最大的轴承公司。我们已经有100多年的历史了。我们是在一项创新的基础上建立起来的，当时我们的创始人发明了所谓的自调心滚珠轴承，从那时起，SKF就引领了各个行业的所有发展，或者说大多数重大发展。从最小的物体到最大的物体，都要用到轴承。牙钻或
计算机中的磁盘驱动器有轴承，一直到风车，我想这是目前的热门话题。我想我们正在开发的新型大型风车的最新轴承直径接近4米。
本:哇!当我想到轴承，我想到我的自行车的组成部分，我偶尔必须更换，我必须润滑脂。这些看起来基本上就是小钢球。制造轴承的金属到底需要什么特性?
艾伦:嗯，钢球就是大多数人想到的轴承。尽管斯凯孚的名字与钢球联系在一起，但我们实际上已经不再生产自己的钢球了。它们基本上是商品材料。轴承的巧妙之处实际上是两个环——球旋转的内圈和外圈。基本上，任何轴承都是一组滚动元件，将旋转的两个内圈和外圈分开，以允许内圈和外圈尽可能自由地旋转。滚道，内外环，滚动元件接触滚道的表面，可以承受难以置信的高负荷。
我曾经是个冶金学家，我在剑桥学过冶金，我记得当时有人告诉我，钢铁的强度已经非常接近它的理论强度了。钢的理论强度，如果你仅仅根据键的强度来计算它大约是20千兆帕斯卡当我在剑桥学习材料科学的时候，有人告诉我我们已经达到了这个强度的10%。只要用细钢丝绳，就能达到2千兆帕斯卡。我现在看一下轴承，对于轴承来说，2千兆帕斯卡的载荷什么都不是!事实上，压应力施加在轴承上在球接触到环的地方，通常情况下，它大约是4千兆帕斯卡在极端情况下，它可以接近8千兆帕斯卡。不会持续很长时间，但会维持一段时间。
本:那么，是什么改变了?为什么我们几年前看到的未来会变得如此不同?
艾伦:嗯，像哈利这样的人一直在开发新型钢材。我真的很想把功劳归功于Harry，因为当我5年前加入SKF时，我很惊讶我们是如此依赖钢铁，而世界各地在钢铁领域真正创造新业绩的工作是如此之少。这就是为什么我真的很想与剑桥大学和哈里建立一个重要的合作关系。斯凯孚在剑桥建立了我们所谓的大学技术中心来开发超级贝氏体钢，同时也建立了我们对钢铁内部发生的关键接触点的基本理解。
我们还有其他的大学技术中心，另一个在英国伦敦的帝国理工学院，我们称之为摩擦学。这是对接触点的研究，接触点的摩擦，磨损和润滑。我们在瑞典也有一些大学中心，就在瑞典北部，在吕勒奥，进行状态监测因为我们提供传感器和更昂贵的轴承来告诉你轴承内部发生了什么并开始预测轴承内部或轴承周围旋转设备可能出现的潜在问题。我们一直将轴承描述为任何旋转工厂的核心。通过添加状态监控，你也可以把它想象成大脑。
回到今天的话题，超级贝氏体，超级贝氏体是什么?是什么让它对你如此有吸引力?
艾伦:我们需要的是钢的抗疲劳性。一个轴承，那个滚动的元件一圈又一圈地滚动。所以如果你想象环上的任何元素在接触点下面，它不断地受到压力然后放松，反复地受到压力和放松。当你对一块金属这样做时，你会得到所谓的疲劳损伤。在这种压缩载荷下，你会得到所谓的滚动接触疲劳损伤，这是一件很难防止的事情。这就是轴承的加载方式。
我们已经研究了很多很多不同的微观结构以很多很多不同的方式产生超级贝氏体对我们来说似乎是很长一段时间以来对钢的思考的第一个真正的改变。它会给我们想要的一切吗?我不知道。我们还处在研究的阶段。是否还有一些有趣的挑战?是的，我想有。其中之一是这种结构有一些不稳定的性质，一些高温形式的钢留在那些非常非常精细的纳米级结构部件之间，如果它们在加载过程中发生变化，它实际上会导致体积的轻微增加。现在有趣的是，首先，它会发生吗?但如果它真的发生了，这种增长，这种扩张，真的能弥补磨损吗?我们能不能制造一种材料，当它被磨损时，它会长大，并以某种方式补偿磨损? So, there's all sorts of intriguing science still to be done in super bainite. But as I say, as a material, it's got the right kind of hardness, strength, and toughness that we're looking for in a bearing steel. And so, we're very interested to see if we can exploit its properties to make stronger, better bearings for our vessel.
CF和pH -囊性纤维化肺酸性增加感染
囊性纤维化(CF)患者的呼吸道pH值较低，这削弱了他们杀死细菌的能力，导致感染、炎症增加，最终损害肺组织。
CF是一种由囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)基因突变引起的遗传病。CFTR蛋白调节离子在包括肺内膜在内的膜上的运动，它的失效会导致粘稠粘液积聚等症状。CF患者特别容易受到肺部感染，这些感染最终是CF患者疾病和死亡的主要原因，但直到现在还不清楚CF是如何损害免疫系统应对感染的能力的。
写在自然爱荷华大学的约瑟夫·扎布纳和他的同事们将其固定住金黄色葡萄球菌将细菌放在固体网格上，并将其放置在健康猪和CF猪的肺表面。即使短暂接触健康的肺组织也能杀死细菌，而在CF肺中只有一半的细菌被杀死。这种模式成立了在体外也能抵抗其他细菌;与健康猪相比，CF猪的气道表面液体(ASL)杀死的细菌较少。
这表明ASL本身可以迅速杀死细菌，而这种作用在CF中被削弱。CF和非CF之间抗菌蛋白的丰度没有明显差异，因此研究人员得出结论，这一定是另一种化学因素。因为CFTR蛋白与碳酸氢(HCO)的分泌有关3.-这是一种在pH缓冲中很重要的离子，他们决定研究pH的影响在活的有机体内和在体外提高肺液的pH值可以恢复肺液杀死细菌的能力。
这项简单而优雅的研究表明，纠正肺液pH值可以防止CF肺部感染，并且可以通过像碳酸氢盐气溶胶这样简单的东西来实现。
纳米疗法:微小的颗粒可以到达其他药物无法到达的地方
本周，科学家们发现了一种纳米级的解决方案，可以疏通堵塞的血管。
这些粒子被称为SANTS——剪切激活纳米治疗剂，直径大约为千分之一毫米，大小与血小板差不多
干燥化学聚乳酸乙醇酸(PLGA)的精细喷雾。这就产生了由更小的颗粒组成的松散结合的聚集体，它们彼此疏水地相互吸引和结合。
关键的是，在正常情况下，这些聚集体在血液中流动时仍然结合在一起。但是，当它们通过高剪切应力或湍流区域时，例如由血管变窄的血块引起的区域，颗粒就会破裂，同时分发与它们结合的任何化学货物。
在最初的测试中，使用一个包含狭窄区域的人造血管模拟90%阻塞，Donald Ingber和他在哈佛的团队表明，在阻塞区域，流体流过的剪切力超过正常的10倍，这引起注入的SANTs在阻塞区域分解。
接下来，研究小组准备了SANT颗粒，每个SANT颗粒装载了500,000个被称为tPA(组织纤溶酶原激活剂)的溶凝蛋白分子。在实验小鼠中，这些SANTs能够清除腹部血管中的血块，甚至溶解阻塞肺部动脉的血块(称为肺栓塞)。
关键的是，没有一只接受治疗的动物在身体的其他部位出现出血，这证明了血栓破裂治疗的部署被选择性地限制在那些需要药物的区域。
这是对目前用于心脏病发作和中风的抗溶栓疗法的重大改进。目前的抗溶栓疗法是静脉注射溶栓药物，因此可能影响到每一个组织，可能导致包括大脑或肠道在内的其他部位出血。
下一步将是在人体上测试这项技术。但是，正如该团队在他们的论文中指出的那样科学本周，在这种情况发生之前，需要找到一种将抗凝血化学物质与纳米颗粒结合的更安全的方法。他们测试的系统使用了一种叫做链亲和素生物素的分子魔术贴，但这会引发免疫反应，可能会限制这种疗法的使用。
尘埃盘的消失
一颗类太阳恒星周围巨大的热尘盘似乎就在我们眼前消失了，而且它的消失无法用任何现有的科学理论来解释。
恒星TYC 8241 2652 1已经被许多望远镜观测到，明亮的红外光表明存在大量的热尘埃，这些尘埃吸收了恒星的可见光，并将其重新发射到红外光范围内。
加州大学圣迭戈分校的卡尔·梅利斯和他的同事们对此进行了报道自然这些尘埃似乎是岩石物体碰撞的结果，落在类似于我们太阳系中岩石行星形成的区域。对尘埃颗粒大小的估计暗示，这可能是一个正处于类地行星形成活跃阶段的系统。这使它成为未来观察的理想候选者;因为对可能的颗粒大小的计算表明，我们的行星形成理论表明，像地球这样的岩石行星最终会从这些尘埃和冰盘中形成。
然而，自2008年以来，这颗恒星的红外辐射减少了约30倍，这表明这颗恒星现在只拥有少量远较冷的尘埃。这是一次前所未有的观察，像这样的变化以前从未见过，甚至从未预测过，那么是什么导致了它呢?
在这段时间里，这颗恒星没有发生重大变化，所以不太可能是剧烈的恒星事件把尘埃吹走了。行星形成的模型预测，由于新形成的行星的引力场扰乱了尘埃云，尘埃的损失至少需要数千年的时间。
梅利斯认为，只有两种假设可以符合这些结果。它们是:
- 碰撞雪崩假说认为，尘埃颗粒通过碰撞逐渐变小，直到它们低于一定的阈值，并被恒星的辐射压力吹出系统。
- 失控的吸积，云中的气体对尘埃施加空气动力学阻力，使其落入恒星。
然而，这两种想法都有问题，因此尚无定论。
尽管我们对这个系统中发生的事情缺乏明确的解释，但这是一次独特的观察，肯定会推动我们对地球等行星最初形成的理解。
看到超音速-一种看待爆炸物的新方法
微软剑桥研究院的克里斯·毕晓普教授
同样在这周，在剑桥大学发生了一场独特而爆炸性的示威。炸药在我们的生活中扮演着重要的角色，从开采制造电脑和汽车的材料，到挖掘隧道，甚至控制雪崩，当然，还可以照亮天空，进行精彩的烟花表演。克里斯·毕晓普教授是剑桥微软研究院的首席研究科学家，他想突出炸药中的科学和技术，而不仅仅是无端地炸毁东西!这既包括普通的火药，也包括现代的烈性炸药，他在本周早些时候的一次演讲中找到了一种聪明的新方法来展示它们……
黑火药实际上只是一种混合物。它是木炭，硫磺和硝石或硝酸钾的混合物，它起作用是因为
硝石，硝酸钾在高浓度的氧气源下起作用。所以木炭和硫磺中的碳，不是在空气中的氧气中燃烧，而是在硝酸钾中燃烧，它们在硝酸钾中吸收氧气，所以，这是一种更浓缩的氧气形式，因此，燃烧更集中，更强烈。
克里斯-如果我点燃它，会发生什么?它会立即爆炸吗?
克里斯·b -不完全是。首先，这些成分必须融化，这样分子才能相互接触。硝酸钾必须开始分解。它需要一定的热量来进行，然后化学反应才能发生。它们本质上是燃烧的反应所以木炭中的碳会和硝酸钾中的氧一起燃烧产生二氧化碳并释放能量。如果你愿意，我们可以在这里试试。我准备了1.5克高质量的商用火药，当我在露天点燃一堆这种火药时，我们会看到会发生什么。
-Pffffft !-
克里斯-有很多烟，但不是爆炸。
克里斯·b -没有爆炸。所以我们看到的是非常非常迅速的燃烧。我们给出的专业术语是爆燃，但它的意思就是燃烧。现在的情况是，想象一下火药的痕迹，一端着火。当一端的火药燃烧时，它会产生热量，而热量会提高轨迹中旁边的火药的温度。当它变得足够热时，它就会燃烧。所以，这是一个包含热量传递的传播过程。这是一个相对缓慢的过程。在这种情况下，根本就没有爆炸。如果我们真的想要爆炸，如果我们想要真正的爆炸，我们需要加快速度。
克里斯-所以当盖伊·福克斯把成吨的火药塞到国会大厦下面，希望能把它炸飞的时候，那不会起作用吗?因为那只是一堆火药，就像你刚才看到的那样。
克里斯·b -当然是在地窖里，四周都是厚厚的石墙。所以它会被很好地限制住。所以我认为毫无疑问它会导致一场巨大的爆炸并彻底摧毁上议院，是的。
克里斯-所以这就是含有火药的炸药的工作原理，你限制了爆炸?
克里斯·b -没错。所以如果你在听烟花表演，你听到所有的爆炸声，那将是火药或其他类型的低爆炸声，它们被限制在产生爆炸声的范围内。我们可以在这里说明，因为我有另一个样本。还是1.5克火药。它和以前的一模一样，但这次，我把它放进一个纸板管里，用胶带把它绑得很紧。所以它是被严格限制的我们要做的是用一个小的电点火器把它点燃它埋在火药里。
克里斯-我应该戴上护耳器。
克里斯·b -准备好了吗?开始吧。
-砰!-
克里斯-好吧，尽管我戴了耳罩，我的耳朵还是在响。这和我们之前点燃的火药数量完全一样，但这就是限制的力量。你会听到巨大的爆炸声。
克里斯·b -没错。这是非常不同的，但它仍然是一个非常迅速的燃烧。所以当火药开始燃烧时，它会以热的形式释放能量，但这些热量现在被困住了。它无法逃脱。因此，温度升高，化学反应在更高的温度下进行得更快。所以，随着温度的升高，反应速率增加，因此，产热速率增加，这反过来又提高了温度。我们有一个正反馈循环导致失控反应导致了这次爆炸。多年来，也许一千年来，这是人们唯一拥有的炸药。然后大约在19世纪中期，人们开始发现新型炸药，即所谓的烈性炸药。
从根本上说，为什么它们和火药不同?
Chris B. -关键的区别在于他们被启蒙的方式。所以枪
火药会经历这种非常迅速的燃烧。烈性炸药——比如硝化甘油或TNT——通过一种叫做爆轰这是一个非常不同的物理过程，它更快，更强大，因为氧是“内置”在同一个分子中。比方说，在一个硝酸甘油分子中，有一个碳和一个氢。我们还有氧和氮。这是燃料和氧气最完美的混合。碳很容易与氧结合生成二氧化碳。氢能与氧化合生成水。剩下的是氮。氮气在炸药中大量出现。这很重要，因为空气中的氮气，是由两个原子组成的分子通过化学中最强的键之一连接在一起。所以如果两个氮原子结合成一个分子，它们会释放出大量的能量。 That's one of the reasons why high explosives release so much energy.
克里斯-但是当我们想让它爆炸时，你需要做些什么呢?
克里斯·b -那么我们要做的就是发射一个非常快的冲击波来引爆炸药。爆炸就是冲击波在炸药中传播，速度比音速快得多。所以这种现代烈性炸药将以每秒8000米的速度引爆。
克里斯-天哪!冲击波将能量注入到混合物中的化学键中，破坏其中一些化学键，使其他化学键重新组合，然后产生更大的冲击波，然后到达分子的下一个部分，你就会得到一种爆炸性的多米诺骨牌效应，因为没有更好的表达方式。
克里斯·b -是的，完全正确。是高能炸药释放的能量维持了冲击波。如果你向一块材料发射一个超音速冲击波，它会迅速减速到声速。但如果材料是烈性炸药，因为它在引爆或释放能量，激波前缘后面的能量维持了激波前缘并使其保持超音速。所以，我在这节课中真正想做的一件事就是试着让人们对爆炸发生的速度有一种本能的感觉。所以我想到了用一种叫减震管的东西。我这里有一些减震管，它看起来就像一根黄色的塑料管，直径3毫米。它的中间有一个直径1毫米的洞，里面有一种非常轻的高炸药，叫做HMX。这是已知最强大的炸药之一我现在能做的就是演示冲击波在管道中传播。
克里斯-这一小段塑料管大约20厘米长。你要用什么来引爆它?
克里斯·b -我要做的是把它插进一个启动器本质上是一个电子设备。它有几个按钮。我按下第一个按钮，它将给电容器充电。当我按下第二个按钮时，就会产生火花这足以引发冲击波。
-爆炸! !-
克里斯-我当然没有错过。你可以看到闪光灯从管子里射出。
克里斯·b -没错。当然，在如此高的速度下，它看起来基本上是瞬间发生的。所以，我们在讲座中要做的是使用半公里长的激波管这是绕在演讲厅的墙壁上的，所以我们要绕着观众转4到5圈然后我们要做的是启动激波管的一端大约四分之一秒后，冲击波会到达另一端。我希望观众能够感知到冲击波开始和结束之间的延迟，甚至可以看到这个光脉冲在他们的头上跑了好几次。
克里斯:以前有人用这种方法炸毁过演讲厅吗?
克里斯·b -我当然希望不要把演讲厅炸了!但据我所知，这是第一次有人尝试用这种方法在演讲厅现场演示爆炸的速度。
克里斯-我很高兴地说，这确实有效。人们报告说看到爆炸在他们的头上旋转。克里斯·毕晓普教授做得很好他的首次演示，用烈性炸药包围了观众。
我们找到希格斯玻色子了吗?
与Rolf Heur, CERN;CMS实验Joe Incandela;乔丹·纳什，伦敦帝国理工学院;艾米丽·纳斯，伦敦大学学院
本周，欧洲核子研究中心的科学家宣布在大型强子对撞机(LHC)上发现了一种类似希格斯玻色子的粒子。
希格斯玻色子的存在长期以来一直是所谓标准的一部分
粒子物理模型，但直到现在它的存在还没有得到证实。
CERN总干事Rolf Heur…
罗尔夫:我们发现了一种新粒子。一个玻色子。最有可能是希格斯玻色子，但我们必须找出这是哪种希格斯玻色子，它的性质是什么，以及它们指向哪里。但至少，我们现在知道，我们可以很快结束标准模型的部分章节。我们现在找到了最后一块丢失的基石。这是调查它们所有属性的漫长旅程的开始。
这一发现回答了一个长期存在的问题，即为什么宇宙中的一些基本粒子，如质子和中子，以及构成它们的夸克、轻子和玻色子，实际上是有质量的。通过CMS和ATLAS实验检测到玻色子。
Joe Incandela教授来自CMS实验…
这个玻色子是我们发现的非常深奥的东西。这和其他普通粒子不一样。我们正在探索宇宙的结构，在一个前所未有的水平上，我们现在处于前沿。我们即将迎来新的探索。
如果没有希格斯玻色子存在于遍布空间的希格斯场中，亚原子粒子，如夸克和轻子，就会以极快的速度向各个方向运动，而不是聚集在一起形成物质。
在他们的研究中，科学家们每秒让数十亿个质子相撞，释放出大量的能量，在这些能量中，难以捉摸的希格斯玻色子可能会形成。在这些碰撞中，只有一小部分会形成玻色子，然后这些玻色子会迅速衰变为光子。通过研究这些光子，欧洲核子研究中心的科学家们已经能够推断出一种新的基本粒子的存在。
伦敦帝国理工学院高能物理系主任乔丹·纳什教授解释道:
Jordan:所以，我们所看到的两种最清晰的方式和最具统计学意义的方式是，它只产生两个非常高能量的光子。所以这只是两个光粒子它们干净利落地撞进我们的探测器，希格斯玻色子总是产生与它的质量完全一致的粒子。所以，通过观察这些非常非常清晰的特征，我们可以发现它。有这样一个清晰的特征是非常非常真实的，但是当你得到它的时候，你有很高的把握，你实际上产生了一个真实的粒子。
研究小组探测到的粒子的能量水平表明，它们的质量为125-126 GeV，比质子重133倍。
这一发现建立在2011年12月宣布的希格斯类粒子存在的初步结果的基础上，但现在欧洲核子研究中心的团队对他们的发现有超过99.99994%的确信，这是一个被称为5西格玛的水平。
Jordan - 5 Sigma是一种测量方法，用来衡量我们在统计上对我们的测量结果与信号而不是背景相一致有多大的信心。所以，是相对置信度的测量它来自于一个概率分布，在这个概率分布中，1表示你有大约1/3的机会得到一个有背景的计算机信号，3表示你有大约千分之一的机会这样做，5表示你有少于百万分之一的机会混淆一个有背景的信号。
这一确认将彻底改变基础物理世界以及我们自己的世界。来自伦敦大学学院的艾米丽·纳斯博士是Atlas项目的一部分。
艾米丽:这是我们理解宇宙的一个非常重要的发现。我们很难判断这可能会导致什么。我们所能说的是，我们知道我们的现代世界完全依赖于前几代人做基础研究。例如，电脑，电视，所有我们使用的医疗设备——核磁共振扫描——所有这些东西，它们都来自于对宇宙更好的基本理解，而这最终会导致技术的发展。
确认希格斯玻色子的存在还将帮助科学家重现宇宙大爆炸后100亿分之一秒内必然发生的事情，在这个过程中，无质量粒子从希格斯场获得了质量，形成了原子，最终形成了我们今天看到的宇宙。
纳米材料在我们的环境-地球在线
与赫瑞瓦特大学的特里萨·费尔南德斯和海伦娜·约翰斯顿合作
本-纳米技术有望使臭袜子成为过去，我们今天已经听说了它是如何彻底改变医学和制药行业的。但是这些微小的颗粒对环境有什么危害呢?它们只有人类头发大小的几分之一，那么它们会对健康或环境产生影响吗?英国和美国已经建立了一个联合研究项目来分析纳米材料的潜在风险。其中一项研究是由爱丁堡赫瑞瓦特大学的特里萨·费尔南德斯领导的。行星地球播客主持人理查德·霍林厄姆去她的实验室拜访了她。
特蕾莎:我们有一系列研究危险的项目，所以我们保留了一些生物，非常非常小的生物。我们保留了一些初级生产者，一些藻类，微藻和单细胞生物，我们保留
比如水蚤，还有一些蠕虫，一些水生蠕虫。
理查德:我们能看一下吗?
特蕾莎:当然。
理查德:嗯，这些看起来就像大型冰柜，食品冰柜，冰箱冰柜。
特蕾莎-我们可以直接走进去。
理查德-你有这些烧杯，几升的烧杯，里面有微绿的水，这些小水蚤在周围游动。然后在那里，你也放了一些纳米粒子，纳米材料，看看会发生什么。
Teresa:如果它们表明有值得关注的原因，例如，存在死亡率或繁殖减少，或我正在关注的其他终点，那么就需要关注，如果这些影响发生在低浓度下，那么就需要关注可能有理由防止或控制这些化学品的使用。
Richard - Teresa，当你在研究这些纳米材料对环境的影响时，我和Helena Johnston也在研究它们对人类健康的影响?
海伦娜:所以，为了做到这一点，我们可以看看对体外培养的细胞的影响，也可以看看对动物体内的影响。
理查德-所以你说的体外，是指在试管里吗?
海伦娜-是的，在试管培养条件下。所以，我们通常做的是从身体的不同部位分离细胞。所以，你可能会通过吸入接触到，所以肺是一个目标;通过消化——所以我们有肠道，或者通过皮肤暴露。一旦纳米颗粒暴露在这些不同的暴露部位，它们就可以进入血液，因为它们的体积小，然后在全身传播，所以肝脏是主要目标。我们也看肾脏，心血管系统。这样的例子不胜枚举。
理查德-特蕾莎的房间里满是水蚤之类的东西。你有一些人类细胞。
海伦娜-是的。所以细胞需要在37°C的温度下培养因为这是你会有的温度。
理查德:我们的体温。
海伦娜-没错，体温。它们需要二氧化碳和氧气的供应，还需要一种能提供它们在人工条件下生长所需的所有营养的培养基。
理查德-那么，把柜子打开。
海伦娜:我们这里有各种不同类型的细胞，例如，这是一个上皮细胞，它位于肺内膜内。
理查德:它看起来像一种透明的液体，或者是一种稍微不透明的液体。
海伦娜:如果你看一下盘子的背面，你可以看到细胞在生长，所以这些小岛，如果你喜欢的话，就是细胞……
理查德-所以它们和我们肺里的细胞是一样的?
海伦娜-是的，我想这些是从肿瘤中分离出来的，所以这些细胞会在培养中无限生长。如果你从人类身上提取细胞，它们只会分裂一定的次数，这就限制了你可以使用这些细胞的次数。
理查德-你这里也有一些深色的。
海伦娜:这些是巨噬细胞。体内的免疫细胞，负责清除外来物质。同样，你可以看到它们在培养皿的背面生长这些上皮细胞会一起生长，而这些上皮细胞是分离的。
理查德:当你研究这些的时候，你是在寻找纳米材料对它们的影响吗?
海伦娜-是的，所以我们做的毒性测试，我们会使用纳米颗粒，看看细胞是否死亡，所以它们有细胞毒性作用。它们会引起炎症或氧化应激吗?所以这些都是我们知道的纳米粒子可以起作用的常见机制，这让我们可以比较不同类型的纳米粒子的毒性，看看它们是否会引起相似的毒性，或者有些比其他的更强。
理查德:特蕾莎，问题的关键不是这些东西已经存在了吗?也许这项工作不应该在十年前就完成吗?那时这些产品还在开发中。
Teresa -工业可以发展得非常快，研究和证据需要花时间，因为你不想一定要阻止一个对社会有很大希望的工业领域。所以，这是一个节奏正确的问题，你知道，加快研究，加快将研究结果转化为监管过程的能力。
超强钢甲
Peter Brown教授，DSTL
本:这种非常坚固的金属的另一个潜在应用是在装甲上，保护人员和车辆免受子弹和炸弹的威胁。在波顿唐的国防科学技术与实验室(DSTL)，包括彼得·布朗(Peter Brown)教授在内的研究人员致力于寻找完美装甲材料性能的最佳平衡。
彼得:几个世纪以来，人们一直在寻找好的盔甲，而盔甲的问题在于，一旦你造出了一件好的盔甲，就会有人造出更大更好的武器来打败它。所以没有终点，你到达这里，然后说，“啊哈!这是最完美的盔甲。”另一件让我觉得很吓人的事情是，你要和列奥纳多·达·芬奇对抗，因为他发明了子弹。在反对方面，达芬奇的设计是不容易被击败的。他已经死了500年了，还在制造麻烦。因为规则在不断变化，一旦你觉得自己掌握了制作盔甲所需的材料，威胁就会改变，所有的规则都将被抛诸脑后。
一般来说，应该很难。我们发现最好的高性能装甲钢也是坚硬的最好的装甲，那些提供
防护级别最高的，是陶瓷。它们难得难以置信。但你可能会认为强硬是一件好事。如果你想让你的盔甲被快速移动的弹丸击中，常识会告诉你，这是个好主意。但你看看陶瓷，它们和任何东西一样易碎。如果你把陶瓷盘子掉在地上，它就会摔碎。所以，常识会告诉你强硬是件好事。所以你开始用常识来帮助你设计装甲，你可能很快就会失败。
本-我认为它们不可能是一种适合所有人的盔甲，如果你把一些东西放在装甲车外面，那肯定和士兵穿的防弹衣大不相同。
彼得:这就是问题所在。一种适用于单一威胁的装甲，比如762穿甲弹，这种解决方案可能不适用于简易爆炸装置。所以，装甲的性能不仅取决于一系列的性能，还取决于所带来的威胁。这让你明白在弹道事件中发生了什么作为威胁和抛射物，不管它是什么，击中你的盔甲，不管它是什么。撞击的那一刻是一个难以置信的暴力事件，你放在那里的任何传感器，根据定义，当子弹击中它时，它就被摧毁了，所以这真的是一个非常困难的事件。
我们用现代的人物刻画技术已经越来越接近了，但我们还没到那个地步。在我们真正了解弹道事件本身之前，我认为我们将很难像设计建筑物那样设计装甲。这是完全理解的，如果你设计一个结构，或一个建筑物，如果计算机说“是”，你不建立一个模型，你只是建立建筑物!材料建模还没有到那个阶段。
本:你怎么测试这种材料?大概，你只是通过向一块材料发射炮弹来模拟这些影响。
彼得:是的!完全正确。没有什么可以代替把它放在靶场上射击，因为在一天结束的时候，你要求人们把他们的生命放在这项技术上。
Ben:那么你是如何开始测试超级贝氏体作为潜在装甲的呢?
彼得:嗯，这是一种钢材。这是一个好的开始。关于钢铁的一般评论是，它经常在一种材料中解决几个问题，而它的成分处理没有太大变化。所以说超级贝氏体的性能有多好，记住大多数东西都没有有用的弹道性能，超级贝氏体是有史以来最好的装甲钢。说实话，在可预见的未来，装甲钢可能已经达到了弹道性能的极限。但是，是的，超级贝氏体并不比最好的好，但和最好的一样好。相信我，这说明了一些问题。
Ben:那么你现在是怎么看待这个系统的部署的呢?这是用于防弹衣还是用于下一代装甲车?你看到超级贝氏体出现在哪里?
Peter:主要应用将是保护陆地车辆——战场上的装甲战斗车辆，直到外交豪华轿车。它也有商业用途。你可以用它来做钢脚趾帽和钢锯片。你可以日复一日地为非国防应用生产超级贝氏体，你可以尽可能多地销售这种东西。然后当有防御要求时，你就下订单。标准的超级贝氏体成分略有调整，用于防御应用。这就是与工业公司合作被证明非常有用的地方。他们不仅准备制造合金，他们可能还必须准备在一系列不同的产品类型中制造合金。你可以购买实心装甲，也可以购买穿孔装甲，穿孔装甲上有一系列的孔，可以减轻重量，提高弹道性能——尽管传统上在装甲上打孔是敌人的工作。事实证明，如果你做得对，现在就是我们的工作了。
为什么在装甲上打洞会让它更好?
彼得-是的，所以如果你在这一点上感到困惑，加入世界其他地方。这是一种完全理性和基于常识的感觉，但我之前已经警告过这种常识。事实上，我们不是在装甲上打洞，而是在边缘上打洞。如果你钻掉一半的钢，用洞或新鲜空气代替，子弹总是会落在边缘附近，材料会以不均匀的方式失效，导致子弹翻倒，它不再是一个指向正确方向的快速移动的尖锐弹丸，而是变成一个钝的翻倒碎片。它仍然有很多能量，但至少有一个尖尖的部分不再朝你的方向移动了。
我们已经有了能量吸收的方法，这种倾倒机制是一种击败达·芬奇最初提出的尖锐抛射概念的方法。关于弹孔的问题是，如果它们太大，所有的子弹都会穿过弹孔。所以，洞的大小和威胁的大小是有比例的如果你有一个大的威胁，你需要更大的洞。但这意味着较小的威胁，仍然非常危险，可以通过。所以，你必须从圆孔移到一个非常窄的槽，但它仍然有相同的边缘长度。这种开槽式穿孔设计是我们可能会在不久的将来进行商业化开发的设计。
本-彼得·布朗教授，解释了为什么你应该把常识扔到一边，相信多孔的超级贝氏体可以制造出好的盔甲。
超级贝氏体的晶体结构是什么?
哈利-实际上有两种水晶。一种是原子排列在立方体的角上，而一个原子在立方体的中心，所以我们称之为体心立方，另一种是原子仍然在立方体的角上，但也在它们表面的中心，这是一个面心立方晶体结构。
这就像在看一个骰子，每个面都只有一个1。所以摇到6是不可能的因为它们都是1。
哈利——没错。
本:是什么结构赋予了它们这些特性?
哈利——以身体为中心的立方体非常坚固，但没有以脸为中心的立方体那么坚硬。所以如果你把它们结合起来，那么你就有了吸收能量的能力，也变得强壮了。
本:那么，当你在披萨烤箱里烤了很长时间之后，到底是什么导致了这些结构的形成?
哈里:首先，我们把温度调到1000摄氏度，在那里所有的东西都是面为中心的立方体，在200摄氏度时，身体为中心的立方体更受欢迎，所以它会在面为中心的立方体内部生长。
这种新型钢材有多环保?
艾伦:我们所有商业人员的第一反应是，“哦，我的天哪!这是行不通的。我们不能在披萨烤箱里加热东西——或者在炉子里加热两周!”我们也会做一些延长的热处理，但大多数的热处理时间都不超过一天。但哈里的观点是，你在披萨烤箱的温度下做这些很有趣。通常，热处理的温度比这高得多比萨烤箱的成本相对较低，在那个温度下的热损失也相对较低，所以尽管你把东西放很长一段时间，能量损失实际上会少得多。
本:所以很明显，这种结构的进化需要相当长的时间，但因为温度要低得多，所以总的来说，这是一个更有效的过程。
艾伦:有可能，是的。
金属餐具会影响人们对食物味道的感知吗?
我们把这个问题交给了伦敦大学学院的Mark Miadovnich教授。
马克:我这里有一些麦片，我正在用银勺吃。我不是含着金汤匙出生的，但我已经学会了。正如我所料，银有一种轻微的味道，因为我们实际上做了一些实验，用不同的材料制作勺子——金、银、锡、铜、锌，当然还有不锈钢。我们只用勺子做了盲测，发现人们对不同金属的不同味道非常敏感。事实上，他们可以很清楚地区分它们。他们发现它们或多或少是苦的，金属的，不愉快的是人们用来形容这些金属味的另一个形容词。我们最后发现这是由于金属的电极电位。所以它在口腔中反应产生特定类型离子的能力在铜勺子的情况下，是铜离子，在银的情况下，是银离子。所以，最不活泼的金属是我们认为味道最少的金属，这就是我们所发现的。
汉娜:所以，金属在你嘴里会产生离子，金属的活性越强，味道就越浓。合金不锈钢实际上产生最温和的味道。但是有些食物用不同的材料会更好吃吗?伦敦大学学院的佐伊·劳克林教授领导了盲品测试来寻找答案。
佐伊:具体来说，对于像煮鸡蛋这样的东西来说，硫磺会发生反应，银这样的材料真的是一个糟糕的选择，因为它尝起来真的很难闻，而金却很美味。当涉及到甜食时，我们发现铜和锌的强烈味道使食物的甜味更加强烈。
汉娜:除了化学反应，还有什么能改变你对味觉的感知?回到Mark Miadovnich。
马克:勺子的大小，形状，导热性，在这种情况下，它能很快地把热量从我的舌头上传导出去，所以它很凉爽。如果我现在开始用塑料勺子，我们就进入了一个完全不同的局面。这就是为什么这个关于用什么勺子来吃鱼子酱的例子是很有趣的。因为事实上，即使这种材料是化学惰性的，比如象牙，从舌头和嘴里吸收热量的方式也有一些不同。质地非常重要，所以木勺在嘴里往往会给人一种特殊的感觉，这取决于你是谁，可以是愉快的，也可以是不愉快的。
- 以前的用纳米技术清除血凝块
- 下一个为什么伤口会痒?
评论
添加注释