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2002/1/31  Vol. 64
牛頓
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合成蜘蛛絲的進一步突破 (詳全文)
飛行最久的NASA科學汽球 (詳全文)
本週焦點︰今日粒子物理 (詳全文)
本週好網︰尤里西斯 (詳全文)
綠野群芳︰結實纍纍─狀元紅 (詳全文)
工研院成立奈米中心,台灣拼科技不落人後--工研院成立…
----------------------------------聯合報21版(2002/2/17)
外星生物吃的很簡單,可能以氫為食物--科學家可能已發…
----------------------------------聯合報11版(2002/2/17)
「急溫」機器人完成破冰任務,冰凍層生命探測生力軍--…
----------------------------------聯合報11版(2002/2/16)
(全部新聞)

生技公司的智慧財產權演講 (詳情)
--2002年2月5日18:30~21:30 --台北市師範大學進修推廣部S202室 --
由黃俊銘醫師、律師(中華民國生物技術發展中心) 講演全球生技製藥產的現與趨勢、生技產業的慧財產權。意者恰:02-2773-1553

國際現代化中醫藥大會及展覽會(ICMCM (詳情)
--2002年3月13~17日 --香港灣仔博覽道1號香港會議展覽中心 --
中醫藥產業化,各國中醫藥、保健品之法規及國外市場推廣之研討及展覽。

與蛙共進二十一世紀 (詳情)
--2002年2月2日(六)10:00~12:00 --台中市科博館國際會議廳藍廳 --
周文豪博士演講

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合成蜘蛛絲的進一步突破(林彥宏 報導)

你知道嗎,同樣粗細的蜘蛛絲和鋼絲,蜘蛛絲的強度竟是鋼絲的100倍!蜘蛛絲是材料科學中的祕密。天然蜘蛛絲具有易被生物分解的毫微纖微構造,厚度雖僅為人類毛髮的1/10,但當蜜蜂以超過30公里的時速撞上時卻不會斷裂,韌性十足。雖然蜘蛛絲具有良好的特性,但人們難以像養蠶一般大量繁殖蜘蛛,主要原因在於蜘蛛具有地域觀念,會彼此互相鬥殺,因此人工合成蜘蛛絲一直是人類長久以來的夢想。若能人工合成蜘蛛絲,該蜘蛛絲將可利用在醫療用的縫線、釣線、防彈衣等各種不同領域。最近科學家終於在蜘蛛絲的人工合成上有了更進一步的突破。

位於加拿大的奈克西亞科技公司(Nexia Biotechnologies)與美國陸軍合作,經長時間的研究製造出合成蜘蛛絲,研究成果並發表在《科學》(Science)期刊上。奈克西亞科技公司副總裁表示,讓混有數種蛋白質的溶液通過極小的洞穴,流入由水及甲醇組成的溶液中,蛋白質即會形成纖維。只是,目前所開發出來的人工合成蜘蛛絲強度仍差,若要做出防彈衣還要相當的時間。

奈克西亞科技公司自2000年1月起,開發合成蜘蛛絲技術。剛開始使用2隻公山羊,讓這兩隻公山羊所擁有的7萬個基因中帶有1個蜘蛛絲基因。利用這兩隻公山羊與許多母山羊交配,得到約50頭取羊乳用山羊,這些山羊乳中即含有蜘蛛絲蛋白。

研究人員認為蜘蛛產生絲的腺體與山羊的乳腺在解剖學上有類似之處,例如二者均由上皮細胞構成,並可分泌大量的水溶性複合蛋白質。乳山羊與乳牛均可生產蜘蛛絲蛋白,乳山羊從出生到能生產羊乳的時間較短,比乳牛更適合利用在實驗上。

研究人員估計,在醫療用品製造上約需100隻能合成蜘蛛絲蛋白的山羊,在工業原料製造上則約需1000隻能合成蜘蛛絲蛋白的山羊。

雖然能利用羊乳取得蜘蛛絲蛋白,但研究人員目前只利用細胞培養方式生產蜘蛛絲蛋白。研究團隊取出兩種蜘蛛的蜘蛛絲基因,這兩種蜘蛛所產生的蜘蛛絲最強韌。他們將基因轉殖到牛細胞中,使牛細胞合成蜘蛛絲蛋白,而成功合成蜘蛛絲。

原始文章:http://www.hotwired.co.jp/news/news/technology/story/20020125306.html

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飛行最久的NASA科學汽球(高國鈞 報導)

這枚汽球負責執行名為「老虎」(Trans-Iron Galactic Element Recorder, Tiger)的科學實驗,這項實驗主要的科學目標是釐清宇宙射線的起源。宇宙射線由原子核構成,以接近光速的高速穿梭於銀河系,並且持續轟擊地球。

這枚汽球於2001年12月20日從南極McMurdo基地升空,在將近32天的航程中,旅行了1萬4千公里,於2002年1月21日降落在McMurdo基地附近。

研究人員表示,汽球能夠在高空停留越久,就能夠獲取更多的資料,讓地面的科學家進行研究。在過去,此類汽球通常只能停留兩周。

這種汽球是由聚乙烯製成,厚度就和一般的塑膠袋差不多。由於老虎實驗的設備重達2噸,想要將它送上38100公尺的高空必須仰賴十分巨大的汽球。事實上,這顆汽球的直徑達129公尺,重量為1674公斤。

研究人員指出,老虎實驗的重要性在於,這是首個具備足夠解析度來測量從鐵至鋯元素含量的實驗。藉由這些測量,科學家就能夠分辨宇宙射線的來源是熱或冷、氣體或固體。

更多的資訊請參考NASA的科學汽球計劃網站,網址如下:
http://www.wff.nasa.gov/pages/scientificballoons.html
http://master.nsbf.nasa.gov/fred/index.html

原始文章:NASA News

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今日粒子物理(宋宜真 文)

 
自從西元前第六世紀希臘哲學家泰勒斯(Thales)提出世界是由水構成的說法,人類便開始進入較有系統的思維模式,懂得以簡單的基本元素來掌握複雜的宇宙現象。然而遲至十八、十九世紀,在提出原子論的道爾吞(Dalton)、發明週期表的門得列夫(Mendeleyev),以及發現電子的湯木生(JJ. Thomson)等化學、物理學家,提出許多關鍵性的發現之後,科學家才在這個問題上超越了哲學家,有了突破性的發展。

粒子物理發展至今,使科學家對物質的基本構造和行為,有了比以往更深入且完整的瞭解。粒子物理學家已經提出一套理論架構來描述,這套架構稱為「標準模型」(the Standard Model)。標準模型包含了所有已知的粒子,和它們彼此交互作用力的表現方式(重力除外),是目前我們對夸克及其他粒子世界最好的描述模式。不過,即便是最佳模式,卻未必是毫無缺陷──它還留下一些亟待彌補的缺口,讓未來的物理學家去挑戰。

粒子的標準模型

電子、電子微中子,以及一對夸克(上、下夸克),可以建構出所有狀態穩定的物質。不過,並不是宇宙中所有的物質,都同時需要這些材料。高能反應除了自然發生在宇宙之中,也會在人為的實驗室之中產生。例如瑞士日內瓦的粒子實驗室CERN,就製造出為數眾多生命短暫的粒子,包括夸克、電子和電子微中子。我們可以把這些粒子歸類為兩大家族──夸克和輕子──而每一個家族中都有6位成員。這就是目前標準模型理論的粒子。

質量(Gev/c2) , 帶電量
夸克
0.005, +2/3  魅1.5, +2/3  頂180, +2/3
0.1, -1/3   奇0.2, -1/3   底4.7, -1/3
輕子
電子 0.0005119, -1   緲子    0.106, -1   濤子  1.7771, -1
電子微中子<7x10-9, 0  緲子微中子<0.0003, 0  濤子微中子<0.03, 0

觀察一下這兩個家族中粒子的帶電量和質量,我們發現,它們可以再被分為兩個一對,每個家族3對。

穩定物質中的電子、電子微中子和上下夸克,形成了質量最輕的粒子對;其他的粒子則形成較重的粒子對或是家族後代。

是什麼力量讓它們緊緊相連?

1864年,馬克斯威爾(James Clerk Maxwell)提出電和磁這兩種能量形式,其實是由同一個電磁力的表現。他直接預測並證實了電磁波的存在,於是直接得出的結果便是,光即為電磁波的一種。

一百多年之後,格拉修(Sheldon Glashow)、沙蘭(Abdus Salam)和溫伯格(Steven Weinberg)分別發現了描述電磁力的方法,這與解釋弱力是同一個理論。如此一來,星球上放射線和熱核聚變的現象,便能與一般電磁效應產生連結。
格拉修和溫伯格的「弱電」理論預測,就如帶電的載體(稱為W+ 和 W-),弱電力一定也有一個中性載體(稱為Z0),而Z0一定能夠引起之前見不到的弱中性反應。「弱中性電流」(weak neutral current)反應首度出現,是1973年在CERN的Gargamelle氣泡室。

十年之後,CERN的UA1和UA2實驗證實Z0了和W的存在。1984年CERN的物理學家Carlo Rubbia和Simon van der Meer,分別因為發現這些粒子和發展出「隨機冷卻」的技術,獲得了諾貝爾物理獎。

現在,弱電理論形成了標準模型理論中描述作用力的主要部分。在這同時,強作用力在數學上也可以用類似的理論來描述,即夸克之間的作用力,是由8種不同的攜帶著作用力的膠子所造成。這個理論稱為量子色動力學(quantum chromodynamics)。

電磁力和弱力的成功結合,使得物理學家有進一步將強力──甚至重力──納入統一理論的野心(稱為「大統一理論(grand unified theory)」)。他們希望把所有自然界中的力歸結成單一的「超力」(super force)。然而,要達成這個目標,還有許多的實驗和理論尚待完成。

粒子質量的秘密

這些種類繁多的物質和攜力粒子,其質量分佈的範圍很大。攜帶電磁力的光子,和攜帶強作用力的膠子,都是完全沒有重量的;而弱力的傳遞者W和Z粒子,其重量則相當於一個原子核或是80到90個光子。至今找到最重的基本粒子為頂夸克,有W和Z粒子的兩倍之譜,與金原子核的重量等重!而另一方面,電子的重量則為頂夸克的35萬分之一,而微中子則幾乎不具質量。

為何這些粒子質量的差異如此大?目前仍是粒子物理的一道謎題。甚至,究竟粒子是如何獲得質量的,科學家還尚未完全理解,我們還需要引進一些東西,以解釋其質量的來源。在標準模型理論當中,粒子的質量是經由某種機制產生出來,並以理論學家彼得•希格斯(Peter Higgs)的名字來命名。根據希格斯所提出的理論,所有物質的粒子和載力粒子,都會與另一種粒子發生交互作用,我們稱之為希格斯玻子(Higgs boson)。就是這交互作用所產生的力量,為粒子帶來了質量:交互作用愈強,粒子的質量就愈大。(關於希格斯粒子更詳盡的介紹,請期待2002年4月的牛頓雜誌)

有很多實驗也已經顯示出該理論的正確性。目前,CERN的大型正負電子對撞機(Large Electron-Position Collider, LEP)已卸下搜索希格斯玻子的任務,並欲將下一棒交給大型強子對撞機(Large Hadron Collider)來完成。


原始文章:http://public.web.cern.ch/Public/SCIENCE/ParticlePhysicsToday.html

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本週好網尤里西斯(高國鈞 文)

尤里西斯是首艘探測太陽高緯度行星際空間的探測船,此任務是歐洲太空總署和NASA共同合作的計劃。其中探測船本體的設計製造和操控由歐洲太空總署負責,探測船的發射、追蹤和資料處理則由NASA負責,所進行的科學實驗則是由雙方研究小組共同提供。

探測船於1990年10月6日由發現者號太空梭發射升空。為了抵達高緯度,探測船首先朝向木星前進,於1992年2月8日和木星交會,藉由木星強大的重力,脫離黃道面來到高緯度地區。沒有任何一艘探測船能夠只仰賴自身的燃料,推進至環繞太陽極區的軌道。

尤里西斯號於1994年9月13日來到南緯80.2度,接著在1995年夏季進入北緯的高緯度地區。在2001年1月,尤里西斯號二度來到太陽南極區,接著於10月13日來到最北邊的北緯80度附近。

尤里西斯號搭載9種科學儀器,在軌道上運行時持續進行著測量工作。這些測量有助於研究太陽風、行星際磁場、進入太陽系的宇宙射線、行星際塵埃、太陽發出的X射線和無線電波,以及木星的磁層。

尤里西斯號繞行軌道一周需時6年,目前這艘高齡超過10年的探測船差不多已經繞行太陽極區兩周,它持續傳送回高緯度太陽風和行星際磁場結構的資料。儘管NASA的經費只提供至2001年底,歐洲太空總署最近批准讓尤里西斯任務延長3年。

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綠野群芳結實纍纍─狀元紅(蔡依如 文)


狀元紅小檔案

學名Pyracantha crenato-serrata (Hance)Rehd.
英名:Pyracantha,Fire-thorn,Chinese Fire-thorn
別名:火刺木,火把果,救兵糧,常綠山楂,富貴子
科名:薔薇科
園藝分類:常綠灌木
原產地:中國,西亞和南歐等地
花色:白色
果色:黃,橙紅,紅
花期:五至六月
觀果期:十月至翌年三月
用途:食用,切花,盆栽,綠籬,花壇和庭園露地栽培
花語:尖酸,刻薄

 

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本週科學報報-新聞標題 (陳雅玲 整理)

2002/2/17 聯合報21版
工研院成立奈米中心,台灣拼科技不落人後--工研院成立「奈米科技研發中心」,將陸續投入192億的經費,發展奈米材料、奈米電子、奈米機械與奈米生技技術,希望台灣能在5年內,成為世界奈米科技產業化的先導者之一。工研院近兩年已投入奈米科技的研發,包括電子所的奈米探管場發射顯示器;化工所的奈米探管、奈米顏料;光電所的光轉換器、電子隔離膜、奈米結構微燃料電池;生醫中心生物晶片微流體動力熱循環溫控系統,都已具商業化雛形。

2002/2/17 聯合報11版
外星生物吃的很簡單,可能以氫為食物--科學家可能已發現第一個外星生命的模型。研究人員在美國愛達荷州地下近200公尺深的地方發現一些微生物,它們住在黑暗的地熱溫泉,以氫為食物。名為Archaea的微生物結合氫和二氧化碳就可生長,不需要陽光和有機碳。科學家表示,如果地球有生物能在沒有有機碳的環境下僅靠氫進行新陳代謝,就意味太陽系的其他行星也可能有類似Archaea的微生物能生存下來。

2002/2/16 聯合報11版
「急溫」機器人完成破冰任務,冰凍層生命探測生力軍--美國NASA在去年10月以一具鼻錐部可以加溫的機器人,成功鑽入北極冰河以下約22.5公尺的地方。這具圓筒形的機器人名為Cryobot,銅質的鼻錐部加溫可達到攝氏90度,鑽入北極圈以北的冰河表層以下;主持這項實驗的美國NASA表示,未來期待能運用Cryobot探測地球、火星及木星衛星歐羅巴的冰凍層生命。

2002/2/15 聯合報13版
追溯臺海兩岸人類活動,3萬年前來自淮河流域--兩岸考古專家研究福建東山島挖掘出來的近百件動物化石後發現,這群生活距今約3萬年的動物,面貌與淮海流域的動物群非常相似,並與台灣澎湖海溝發掘的化石完全一樣,同屬一個動物群。考古專家認為,這次考古新發現推翻了台灣動物群來自華南地區的觀點,並首次將台灣海峽有人類活動的年代溯至3萬年,也確定台灣海峽區域的動物群來自淮河流域的事實。

2002/1/26 聯合報18版
黑面琵鷺越來越賞光,來台過冬數量逐年成長--中華鳥會與國際保育團體展開黑面琵鷺數量普查,至25日為止,在曾文溪口主棲地、東魚塭、及台南市四草等地已發現600隻,較一季最大量的483隻明顯增加,突破歷年紀錄,預估全球總數應會達到800或900隻。黑面琵鷺每年冬天來台數量逐年增加,數量已佔全球總數的2/3左右,使七股溼地成為國內外注目的黑面琵鷺觀察站。

2002/1/25 聯合報11版
高效率超小型電路,為分子電腦鋪造快速公路--惠普公司與洛杉磯加大科學家已研發出一種高效率方法,可控制超小型電路資訊的流通,克服了製造分子電腦的一項重大障礙。此超小型電路系統的電流脈衝行徑有如直角相交的街道,並有紅綠燈般的機制,可藉由化學的「線」來連結分子片上的開關,該線路寬度僅約6-10個原子,高約2個原子,是現今晶片上最小電線的1%,能有效控制超小型電路資訊的流通,為未來製造分子和矽的混合電路邁進了一大步。

2002/1/24 聯合報11版
全球物種繁多難辨,科學家卯力大清點--地球上可能生存的物種約有一千萬至一億種,而科學界目前能辨識出的物種約只有200萬種。由一群分類學專家組成的「全物種基金會」,計劃在25年內完成全球生物多樣化的資料庫,再為每個物種設一網站。基金會將出資培訓各國分類學研究人員在其本國採集動植物標本,並整理已收集到的標本。希望5年內將建立物種說明的速度從目前15000件增至每年60000件。

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