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室溫的桌上型核融合實驗

科景_96
・2011/02/09 ・818字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 569 ・九年級
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Original publish date:May 02, 2005

編輯 John C. H. Chen 報導

UCLA的科學家利用焦電晶體,成功的在室溫下製造出核融合。

不過這雖然是室溫之下的核融合反應,卻對目前的能源危機並沒有直接的幫助,因為最重要的關鍵是它沒有辦法在源源不斷的維持住這個核融合反應。不過這個實驗可以產生相當大數量的中子,可以作為很簡單的一個中子源(neutron source)。

UCLA實驗的關鍵是利用所謂的焦電材料(pyroelectric material)晶體,加溫之後會在表面聚集足夠多的電子而產生強電場,使電子可以被加速到幾千電子伏的能量。

所以他們的實驗基本上是將重氫(deuterium)和焦電材料鉭酸鋰(LiTaO3)放在真空腔中。利用鉭酸鋰降溫之後再升溫,可以在表面產生大約十二萬伏特的電壓。而在鉭酸鋰上則接到一組鎢製的探針,這時鎢尖端的電壓可以高達每奈米25伏。在這麼強的電場下,重氫的電子會被游離掉,同時重氫離子會被加速撞上以重氫化鉺(ErD2)所構成的靶,使得重氫離子和靶內的重氫產生核融合反應。重氫-重氫的核融合反應會產生一個氦三和一個能量為2.45MeV的中子,而這個中子也就是核融合的證據。在實驗中,每秒大概可以產生九百個中子,遠大於自然界中的背景值。

這個實驗大概可以產生1e-8焦耳的能量,對能源危機的幫助其實不大,不過這個實驗如果改變升溫的溫度範圍,並利用較大的鎢探針,可以產生高達每秒十萬個中子,這對目前許多醫院而言,是一個很好的中子源,可以利用作為治療癌症之用,而不需要位此製造一座加速器,而且還可以在不要用的時候「關上」,基本上也減低了輻射的困擾。

原始論文
Observation of nuclear fusion driven by a pyroelectric crystal. Naranjo, Gimzewski, Putterman, Nature, 28 April 2005

參考來源:

相關連結:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Feb 02, 2006] 聲波核融合的重大突破
  • [Mar 06, 2002] 低溫核融合的實現?

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  • 文章難易度
    科景_96
    426 篇文章 ・ 7 位粉絲
    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

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    新型生物製劑對抗全身膿疱!皮膚專家揭示治療突破的秘密
    careonline_96
    ・2024/11/22 ・2790字 ・閱讀時間約 5 分鐘

    圖/照護線上

    「那是一位年輕女性,從小就診斷全身型膿疱性乾癬,也反覆發作過好幾次。」高雄長庚紀念醫院皮膚部助理教授曾涵琪醫師表示,「每次急性發作時,患者全身會冒出大量膿疱,伴隨發燒、劇烈疼痛、且癢得很厲害,苦不堪言。由於皮膚會持續流出膿水,患者經常需要住院治療,無法上班。為了遮蓋遍布全身的膿疱,患者都只能穿著長袖,也不敢外出。」

    患者有申請使用傳統的生物製劑,讓病情初步獲得控制,不過因為肝膿瘍的關係,又導致全身型膿疱性乾癬急性大面積發作。曾涵琪醫師指出,由於這位病患在接受基因檢測後,確認具有 IL36RN 基因突變,所以有機會改採用針對全身型膿疱性乾癬致病機轉 IL-36 的新型生物製劑。接受治療後,患者的疼痛、搔癢快速緩解,大約一週後膿疱便幾乎清除,能夠較快恢復正常的生活與工作,帶給患者很大的幫助。

    全身型膿疱性乾癬(GPP,generalized pustular psoriasis)是一種少見的皮膚疾病,發病率大約是十萬分之一。因為患者可能面臨嚴重的併發症,是種會危及生命的重症。

    有些全身型膿疱性乾癬患者是由其他形式的乾癬轉變而來,也有些患者是自發性膿疱性乾癬。曾涵琪醫師說,全身型膿疱性乾癬的特徵是皮膚出現紅斑和膿疱,並且可能伴隨發燒、畏寒、疼痛、搔癢等症狀。患者全身上下、從頭到腳都可能受到影響,皮膚上會出現一顆顆膿疱,嚴重時這些膿疱會融合成一大片「膿疱湖」,且滲出膿液,急性發作時來的又急又猛,常常導致患者需要住院治療。

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    全身型膿疱性乾癬又痛又癢恐致命
    圖/照護線上

    急性發作時,抽血檢查會發現白血球和發炎指數異常升高。常被誤認為是嚴重的感染,因為表現出來的症狀像是全身感染膿疱。然而,全身型膿疱性乾癬其實是一種由嚴重發炎反應所引起的自體發炎性疾病,而非細菌或病毒感染。

    全身型膿疱性乾癬的發病因子包括基因變異(如IL36RN)、藥物、感染、壓力、懷孕等。曾涵琪醫師說,全身型膿疱性乾癬並沒有特定的好發族群,兒童或成人都有可能發生。有些患者在小時候就出現症狀,有些患者則是在成年後發病。

    臨床上可使用全身型膿疱性乾癬整體評估工具(GPPGA)來評估病情的嚴重度,分別根據膿皰、紅斑、脫屑的狀況從到 0 分(無症狀)至 4 分(最嚴重)來評分,三項加總後除以三,可以得到平均分數。治療過程中也可利用全身型膿疱性乾癬整體評估工具來評估治療成效。

    全身型膿疱性乾癬整體評估工具(GPPGA)
    圖/照護線上

    新型生物製劑幫助快速緩解膿疱症狀

    全身型膿疱性乾癬發作時會讓患者全身劇烈疼痛、搔癢,嚴重影響生活、睡眠品質,苦不堪言,所以大家都希望能盡快緩解症狀,讓膿疱消退。

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    全身型膿疱性乾癬的傳統治療藥物包括口服 A 酸、免疫調節劑、類固醇等,但是治療成效較有限,必須使用一段時間後,症狀才會漸漸緩解,或有生物製劑選擇,但大多是針對一般乾癬的 IL-17、IL-23 發炎路徑所設計,難以對症下藥。

    隨著醫學進步,全身型膿疱性乾癬的致病機轉較為清楚,所以可以針對致病機轉「IL-36 發炎路徑」所開發的藥物,目前已有針對此特定細胞激素發揮作用的新型生物製劑供患者選擇。

    目前健保也已針對基因檢測確認具有 IL36RN 基因突變,急性大面積膿疱性乾癬的患者給付新型生物製劑。曾涵琪醫師說,針對 IL-36 的新型生物製劑可以精準的阻斷發炎的連鎖反應,達到快速控制急性發作的效果。

    臨床試驗顯示,在急性發作期使用全身型膿疱性乾癬新型生物製劑治療後,有超過5成患者在首週即可達到膿疱完全消退,GPPGA 的膿疱評分從 2-4 分降低至完全消除的 0 分,疼痛也大幅緩解,顯著提升生活品質,幫助患者較快回到原本的生活與工作,而且在接受治療後有 6 成患者維持膿疱清除達 12 週。

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    新型生物製劑幫助快速緩解症狀
    圖/照護線上

    新型生物製劑採靜脈注射,若狀況許可,注射完後患者就可以回家,有超過半數的患者在注射一次後便能達到理想的治療成效,對於急性大面積膿疱性乾癬的患者來說是一項突破性的治療選擇。

    筆記重點整理

    目前健保也已針對基因檢測確認具有 IL36RN 基因突變,急性大面積膿疱性乾癬的患者給付新型生物製劑,可以精準的阻斷發炎的連鎖反應,達到快速控制急性發作的效果。有超過5成患者在首週即可達到膿疱完全消退,GPPGA 的膿疱評分從 2-4 分降低至完全消除的 0 分,疼痛也大幅緩解,顯著提升生活品質,幫助患者較快回到原本的生活與工作,而且在接受治療後有 6 成患者維持膿疱清除達 12 週。

    全身型膿疱性乾癬的特徵是皮膚出現紅斑和膿疱,並且可能伴隨發燒、畏寒、疼痛、搔癢等症狀。患者全身上下、從頭到腳都可能受到影響,皮膚上會出現一顆顆膿疱,嚴重時這些膿疱會融合成一大片,且滲出膿液,讓患者非常不舒服,常常需要住院治療,是種可能危及生命的重症。

    臨床上可使用全身型膿疱性乾癬整體評估工具(GPPGA)來評估病情的嚴重度,分別根據膿皰、紅斑、脫屑的狀況從 0 分(無症狀)至 4 分(最嚴重)來評分,三項加總後除以三,可以得到平均分數。治療過程中也可利用全身型膿疱性乾癬整體評估工具來評估治療成效。

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    全身型膿疱性乾癬的傳統治療藥物包括口服A酸、免疫調節劑、類固醇等,但是治療成效較有限,必須使用一段時間後,症狀才會漸漸緩解,或有生物製劑選擇,但大多是針對一般乾癬的 IL-17、IL-23 發炎路徑所設計,難以對症下藥。

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    太空夢成真!自費就能上太空?SpaceX 與賈里德如何推動載人航太新里程碑
    PanSci_96
    ・2024/11/21 ・2327字 ・閱讀時間約 4 分鐘

    北極星黎明:開創商業太空漫步的新紀元

    2024 年 9 月 10 日,載人航太任務迎來了歷史性的突破。由美國富豪賈里德·艾薩克曼率領的四名太空人,乘坐 SpaceX 的獵鷹九號(Falcon 9)火箭和龍飛船(Crew Dragon),開始了為期五天的「北極星黎明 Polaris Dawn」任務。這次任務實現了人類首次商業太空漫步,並打破了過去五十年人類距離地球最遠的紀錄。這也是美國四十多年來首次推出的新設計太空衣,進行了「人體測試」。

    這次任務的成果不僅僅令人振奮,還為未來的商業航太業開啟了新的篇章。為了解這次突破的意義,我們先一起來體驗「北極星黎明」任務的精彩旅程。

    歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

    這位賈里德是何許人也?

    賈里德·艾薩克曼,現年 4 1歲,是一位白手起家的美國富豪,擁有零售支付公司的成功經歷。他還是一名充滿冒險精神的飛行家,駕駛輕型飛機創下環球飛行的紀錄,並且會操縱戰鬥機與進行特技飛行。他甚至創辦了「私人空軍」公司德拉肯國際,為美軍訓練飛行員。

    賈里德對飛行的熱愛讓他不斷追求新的高度,最終使他與 SpaceX 合作,共同邁向更遙遠的天空。2021 年,他啟動了「靈感四號 Inspiration 4」任務,選擇了三名來自不同背景的一般人,與他一同踏上三天的太空旅程。這次任務向世界展示,普通人也有機會踏上太空,而不僅僅是經過嚴苛訓練的專業太空人。

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    然而,賈里德並不滿足於此。他希望飛得更高、更遠,甚至挑戰從太空船內走向船外,完成首次商業太空漫步。這便是「北極星黎明」任務的起源。

    太空漫步的挑戰

    太空漫步並非簡單地穿上太空衣、打開艙門便能完成。以國際太空站為例,太空人在漫步之前需要進入氣閘艙(Airlock),一個介於太空站內部和太空之間的小房間。在氣閘艙中,太空人需要進行數小時的「預呼吸(Pre Breath)」過程,以降低大氣壓力,適應太空衣中的低壓環境,並避免潛水時常見的減壓病風險。

    然而,SpaceX 的龍飛船並未設計氣閘艙,這意味著要讓太空人進行漫步,就必須將整個太空艙降壓至真空狀態,再在太空漫步結束後重新加壓。因此,團隊對龍飛船進行了大幅改造,增強了生命維持系統,並安裝了更多氮氣與氧氣槽。

    此外,SpaceX 原先設計的太空衣是艙內使用的(IVA Suit),僅用於緊急情況下保護太空人,並不適合太空漫步。為了這次任務,SpaceX 不得不設計一款全新的艙外太空衣(EVA Suit),這是美國自四十年前以來首次設計新型艙外太空衣。

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    北極星黎明任務的突破

    2024 年 9 月,SpaceX 成功發射「北極星黎明」任務,這是首次由私人機構執行的太空行走任務,開創了商業太空探索的新紀元。 圖/envato

    在完成了艱鉅的準備工作後,「北極星黎明」任務終於在 2024 年 9 月 10 日順利升空。這五天的旅程充滿挑戰與創舉,為商業航太寫下了新的篇章。

    任務的前兩天,重點是進入 1400 公里高的軌道,這是自 1972 年阿波羅 17 號以來人類距離地球最遠的記錄。此外,兩名任務專家莎拉·吉利斯(Sarah Gillis)和安娜·梅農(Anna Menon)也成為飛得最高的女性。

    在完成軌道調整後,第三天的重頭戲——商業太空漫步正式開始。龍飛船內部的氣體被排空後,賈里德和莎拉輪流將身體探出艙外,進行了一系列新太空衣的測試,而其餘兩名組員則留在艙內監控系統。這次太空漫步雖然並未像電影中那樣「漫步」在太空,但其意義非凡,因為這是由私人資金支持的商業艙外活動。

    科學研究與未來展望

    除了太空漫步之外,任務組員還進行了多項科學實驗和技術測試,包括微重力對人體各器官的影響研究,這些研究對於人類未來長時間在太空生活至關重要。此外,團隊還測試了星鏈(Starlink)雷射通訊技術,以提高太空中數據傳輸的效率。

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    在任務期間,任務專家莎拉·吉利斯還在太空中用小提琴演奏了《雷伊主題曲》,並通過星鏈技術將影片傳送回地球,與全球音樂家合作完成了一場跨越時空的演出。

    任務的最後一天,龍飛船安全返回地球,成功在墨西哥灣降落,為這次史無前例的太空任務畫上了圓滿的句號。

    北極星黎明的意義

    商業航太突破在即,未來實現太空旅行的可能或許離我們越來越近。圖/envato

    對於熟悉太空史的朋友來說,這次的太空漫步似乎並不如 1960 年代的雙子星任務那樣驚險。然而,真正的突破在於「商業」二字。這次任務由賈里德自掏腰包資助,展示了商業公司在航太探索中的潛力,就像 SpaceX 在過去二十年所取得的成就。

    任務中進行的大量技術測試和科學研究,證明了這不僅僅是富豪的太空旅遊,而是一次充滿挑戰的科學與技術驗證任務。這些經驗和技術將成為未來挑戰月球與火星的重要基石。

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    「北極星黎明」任務雖然已經結束,但賈里德的太空夢還在繼續。這只是「北極星計畫」的第一步,未來還有至少兩次任務正在籌備中,其中第三次任務將搭乘 SpaceX 的星艦(Starship),進行首次載人飛行。

    隨著技術的進步和更多私人資金的投入,還可以期待人類接下來在商業航太領域能取得更多突破。在未來,要來趟真正的太空之旅,看來除了熱愛科學,還需要努力賺錢了。

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    PanSci_96
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    避免腿力退化,靠牆練習讓你輕鬆保持肌力!
    careonline_96
    ・2024/11/20 ・2606字 ・閱讀時間約 5 分鐘

    圖/照護線上

    腿在人在,腿老人衰又摔。如果你也想維持下半身的肌力和活動度,練習深蹲是很好的辦法。在初學時期,找面牆壁開始練習,會讓你更安心。

    靠牆墊腳

    圖/照護線上

    靠著牆壁站直,提起腳跟墊腳尖,鍛鍊腳踝與小腿的肌力。剛開始練習怕失去平衡會跌倒的時候,靠牆練習是個很好的開始。就算是你覺得自己沒辦法練到深蹲,靠牆墊腳這個動作平常還是可以多做。

    靠牆開髖

    圖/照護線上

    靠牆站直,膝蓋往上提到讓大腿與地面平行時,膝蓋往外打開至側邊,再放下膝蓋收回原處,感覺髖部及大腿內外側的控制與穩定。

    扶牆側弓步

    圖/照護線上

    轉身面對牆壁,約距離牆壁三十公分處,雙腳打開至兩個肩膀的寬度,腳尖朝外。雙手微彎扶著牆,重心往左側靠,髖部自然往後並讓身體下沉,直到右腳打直,左側膝蓋彎曲約九十度。記得檢查此時的腳尖和膝蓋是朝外的。這個動作對髖部的活動度和肌力幫助很大,平常記得多多練習。

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    扶牆相撲深蹲

    圖/照護線上

    轉身面對牆壁,約距離牆壁三十公分處,雙腳打開至兩點五個肩膀的寬度,腳尖朝外。雙手微彎扶著牆,身體直直下降,到大腿接近與地面平行的程度。沒辦法降到太低也沒關係,這時大腿內側與臀部外側都會很有感。可以練習停留個幾秒,也可以做相撲深蹲的升降練習。

    扶牆深蹲

    圖/照護線上

    繼續面對牆壁,手約在與肩同高度的位置扶著牆壁,雙腳打開約與肩同寬,或比肩膀略寬即可,腳尖往前或是微微往外側,先將髖部自然往後,再下沉身體,直到手臂伸直,完成深蹲動作,過程之中上半身維持直立不要彎腰。停留一下後再起身,反覆練習。

    扶牆深蹲抬腿

    圖/照護線上

    如果將扶牆深蹲練得不錯了,可以進階到練習深蹲抬腿。同樣先做扶牆深蹲的動作往下,起身時重心轉往右腳,順勢抬起左腳,讓左膝蓋彎曲九十度大腿與地面平行,維持平衡後左腳著地,再繼續反覆深蹲往下,起身抬腳的流程。剛開始不熟練的時候可以先是都練習抬起同一側的腳,練習十次後再換邊練習。假如熟悉動作的話可以交替練習,交替練習對平衡、穩定、和肌肉控制的要求都會較高。

    扶牆側弓步墊腳

    圖/照護線上

    想要持續靠著扶牆練習加強髖部腿部肌力時,可以先回到練習側弓步的動作,試著在維持弓步的時候,抬起彎曲那一腳的腳跟,同樣可以訓練到腳踝、小腿、和大腿的肌力。

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    扶牆相撲深蹲墊腳

    圖/照護線上

    先做扶牆相撲深蹲的動作,維持平衡後,墊起其中一腳的腳尖,停留約兩秒鐘再放下,換墊起另一腳的腳尖,輪流交替練習。假使覺得挺流暢且很穩定的話,也可以試著同時墊起兩隻腳的腳尖。在墊起腳尖的同時,也可以再加強往下蹲的動作,漸進式加強訓練強度。

    靠牆深蹲

    圖/照護線上

    背對牆壁,雙腳踩地離牆壁約三十公分,臀部以上的身體靠在牆壁上,雙腿打直。穩定之後身體沿著牆壁緩緩下降,直到大腿與地面平行,雙腿膝蓋彎曲呈九十度,停留兩秒鐘後再往上升,回到起始位置。

    靠牆深蹲停留

    同樣先做靠牆深蹲,直到大腿與地面平行之後,就停留在這個像是坐在無形椅子的動作,背部繼續靠著牆壁,停留約三十秒,這個動作對大腿肌力是很好的鍛鍊。

    扶牆大腿伸展

    圖/照護線上

    深蹲的動作會很需要活動到髖部與大腿的肌肉,在練習之後別忘了做點伸展,面對牆壁站好,右手扶著牆壁穩定,左腳往後彎曲,讓左手捉住左腳腳踝處,做左側大腿的伸展。停留數十秒之後再換邊練習。

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    扶牆站立嬰兒式

    圖/照護線上

    面對牆壁,雙腳往後退大概距離牆壁五十公分,雙手約在肩膀高度處扶著牆壁,接著髖部往後,身體打直,直到雙手伸直,感覺到背部和後腿的伸展。

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