動(dòng)態(tài)

外爾物理量子模擬取得重要進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，在超冷原子模擬拓?fù)淞孔硬牧戏矫嫒〉弥匾M(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次利用超冷原子體系實(shí)現(xiàn)了三維自旋軌道耦合，并構(gòu)造出有且僅有一對(duì)外爾點(diǎn)的理想外爾半金屬能帶結(jié)構(gòu)。研究成果于4月16日以研究長(zhǎng)文的形式發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上。

外爾半金屬是一類重要的拓?fù)湮飸B(tài)，其能帶中的外爾點(diǎn)結(jié)構(gòu)具有許多奇異的性質(zhì)：它是一種拓?fù)浯艈螛O子，且總是成對(duì)出現(xiàn)，在其附近的低能激發(fā)的運(yùn)動(dòng)模式符合“外爾費(fèi)米子”的方程，最早于1929年由德國(guó)科學(xué)家赫爾曼·外爾提出。有且僅有兩個(gè)外爾點(diǎn)的外爾半金屬——理想外爾半金屬，是外爾半金屬“家族”中最基礎(chǔ)的一員。在凝聚態(tài)材料中，盡管近幾年外爾半金屬材料取得諸多重要進(jìn)展，這種僅有兩個(gè)外爾點(diǎn)的外爾半金屬尚未實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)外爾半金屬等高維拓?fù)湮飸B(tài)的模擬，三維自旋軌道耦合是其必要條件。這意味著需要構(gòu)建更加復(fù)雜的三維非阿貝爾規(guī)范勢(shì)，一直是超冷原子量子模擬領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。由于該工作開啟了超越傳統(tǒng)凝聚態(tài)物理的外爾型拓?fù)湮锢淼牧孔幽M，《科學(xué)》雜志在同期的視點(diǎn)欄目專門配發(fā)了評(píng)論文章，審稿人對(duì)這一工作給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為這項(xiàng)工作“為冷原子體系研究外爾物理中的新奇現(xiàn)象打開了新的方向”。

據(jù)介紹，在該研究工作的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步開展外爾半金屬中更奇特的現(xiàn)象和物理過程的探索。該工作的技術(shù)方案也可以推廣到費(fèi)米子體系，開展強(qiáng)關(guān)聯(lián)拓?fù)湮锢淼难芯?。該成果有望極大推動(dòng)量子模擬領(lǐng)域的發(fā)展。

新型深水沉積物柱狀取樣系統(tǒng)通過海試驗(yàn)收

近日，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所自主研發(fā)的“中科海開拓”系列3500米級(jí)深水可視化可控沉積物柱狀取樣系統(tǒng)，在南海獲取單柱、連續(xù)、低擾動(dòng)沉積物柱狀樣品15.83米，順利通過海試驗(yàn)收，并入列“海洋地質(zhì)九號(hào)”地球物理勘探船。

科研人員介紹，傳統(tǒng)的海底沉積物取樣主要依靠重力活塞取樣器，它是完全依靠重力獲取沉積物樣品，取樣前科研人員對(duì)能取到多少樣品、海底底質(zhì)等都不清楚，是“盲采樣”。

而此套完全國(guó)產(chǎn)化的沉積物柱狀取樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了可視化，科研人員能清楚看到要取樣的海底底質(zhì)如何。此外，它具有聲學(xué)通信控制等功能，可調(diào)整插入的姿態(tài)和方位，以偏東40度或者垂直90度插入海底沉積物獲取樣品，取樣長(zhǎng)度可在插入沉積物后繼續(xù)調(diào)整。

此外，這套沉積物柱狀取樣系統(tǒng)降低了對(duì)作業(yè)海況的等級(jí)要求，可搭載多類水下傳感器，在不顯著增加自身重量前提下，能完成連續(xù)且低擾動(dòng)的柱狀沉積物定點(diǎn)采樣、沉積物多層溫度探測(cè)、打樁基和布設(shè)小型海底空間站等工作。

中國(guó)科學(xué)院海洋研究所表示，這套自主研發(fā)沉積物柱狀取樣系統(tǒng)的海試成功和成果轉(zhuǎn)化，將為我國(guó)海洋科學(xué)研究提供更加有力的數(shù)據(jù)和樣品支撐。

科學(xué)家鑒別到東亞人群精神分裂癥易感基因

精神分裂癥的遺傳力高達(dá)80%，表明遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素在精神分裂癥中起主要作用。來自中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所的科研團(tuán)隊(duì)通過精神分裂癥整合組學(xué)研究，鑒別到精神分裂癥的易感基因，研究成果近日發(fā)表在著名國(guó)際期刊《精神分裂癥通報(bào)》上。

過去的數(shù)十年間，精神分裂癥全基因組范圍內(nèi)的關(guān)聯(lián)研究已鑒別到系列風(fēng)險(xiǎn)遺傳變異，但由于遺傳異質(zhì)性和連鎖不平衡，如何從關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)的基因座中進(jìn)一步鑒別風(fēng)險(xiǎn)基因仍然是個(gè)挑戰(zhàn)。整合組學(xué)研究為風(fēng)險(xiǎn)基因的鑒別提供了一種可行的方法，通過整合大規(guī)模的關(guān)聯(lián)研究和表達(dá)數(shù)量性狀基因座數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)報(bào)道了多個(gè)精神分裂癥風(fēng)險(xiǎn)基因，但目前相關(guān)數(shù)據(jù)主要來自歐洲人群。

最近，課題組利用整合組學(xué)研究方法，對(duì)來自亞洲人群的關(guān)聯(lián)研究和基因座進(jìn)行了整合分析，鑒定到東亞人群特異的精神分裂癥風(fēng)險(xiǎn)易感基因TMEM180。不同的整合分析均提示此基因的表達(dá)降低與精神分裂癥風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)。進(jìn)一步的表達(dá)分析表明它在精神分裂癥患者中表達(dá)顯著下調(diào)。此外，此基因在精神分裂癥患者大腦中表達(dá)顯著降低。利用神經(jīng)干細(xì)胞模型進(jìn)行增殖、分化實(shí)驗(yàn)，以及轉(zhuǎn)錄組分析等手段，探索它在精神分裂癥發(fā)病中的作用，結(jié)果表明TMEM180表達(dá)敲低造成神經(jīng)發(fā)育異常，并影響發(fā)育和突觸傳遞等精神分裂癥相關(guān)通路。

此次研究還結(jié)合神經(jīng)干細(xì)胞模型，進(jìn)一步闡明這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)基因在精神分裂癥發(fā)生中的潛在致病機(jī)理，同時(shí)研究也表明了在東亞人群中推進(jìn)相關(guān)研究的重要性和迫切性。

西藏瑪不錯(cuò)遺址考古獲新發(fā)現(xiàn)

考古學(xué)者通過對(duì)西藏瑪不錯(cuò)遺址的考古研究發(fā)現(xiàn)，來自東亞的人群在距今4000年前已定居青藏高原腹地。

以西藏自治區(qū)文物保護(hù)研究所、中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所組成的瑪不錯(cuò)遺址聯(lián)合考古工作隊(duì)于2020年6月至7月對(duì)瑪不錯(cuò)遺址進(jìn)行考古發(fā)掘。此次發(fā)掘區(qū)分為Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)，Ⅰ區(qū)墓葬區(qū)共發(fā)掘了4座墓葬，均為石棺墓;Ⅱ區(qū)發(fā)現(xiàn)有燒火遺跡，似是火塘。

考古人員介紹，Ⅰ區(qū)遺址地層堆積豐厚，其中包含有大量的木炭、動(dòng)物骨骼、陶片、水晶石器和少量骨器、骨蚌飾品等遺物。相比而言，石器的數(shù)量極少，不見較為典型的用石片和礫石制作的工具和細(xì)石器。目前可辨的陶器形制為圈足和平底，未發(fā)現(xiàn)完整器;陶片多數(shù)為泥質(zhì)灰陶（灰黑陶）、褐陶（紅褐陶），器型可能有罐、盤（盆）或缽，裝飾紋樣以刻劃紋為主，還有戳點(diǎn)紋、壓印紋、抹劃紋等。

對(duì)2020年考古發(fā)掘的初步研究表明，瑪不錯(cuò)遺址是目前所知世界上海拔最高的新石器時(shí)代遺址，也是海拔最高的湖濱漁獵文化遺址，來自東亞的人群在距今4000年前已定居于青藏高原腹地。從已出土的陶器殘片、骨器、石器組合特征看，該遺址反映出的考古學(xué)文化有別于目前所知西藏新石器時(shí)代其他考古學(xué)文化遺存，應(yīng)是一種新的西藏新石器時(shí)代文化類型。

瑪不錯(cuò)遺址的發(fā)掘?qū)?duì)建立高原腹地，乃至西藏史前考古學(xué)文化的序列與演進(jìn)具有重要意義。它將填補(bǔ)西藏新石器時(shí)代考古學(xué)文化的空間分布和時(shí)間序列，為構(gòu)建西藏史前考古學(xué)文化框架和重建史前西藏社會(huì)歷史發(fā)揮重要作用。

科學(xué)家合成新核素鈾-214

近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究團(tuán)隊(duì)首次合成新核素鈾-214，并在重核區(qū)首次發(fā)現(xiàn)強(qiáng)的質(zhì)子-中子相互作用導(dǎo)致α衰變中α粒子形成概率顯著增強(qiáng)的現(xiàn)象。相關(guān)研究于4月14日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》。

尋找和合成極端條件下的原子核是當(dāng)前核物理研究的重要課題。α衰變是重核區(qū)原子核的普遍衰變模式，雖然α衰變規(guī)律已經(jīng)被研究了100多年，但是原子核理論依然無法完美解釋：α粒子究竟是如何在原子核中形成的？它的形成又受到哪些原子核結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響？因此，α衰變譜學(xué)不僅是用來鑒別重核和超重核素的有利工具，也是研究原子核結(jié)構(gòu)信息的有效方法。

研究人員利用蘭州重離子加速器的充氣反沖核譜儀——SHANS裝置，在N=126附近的輕錒系核區(qū)首次合成了新核素鈾-214，并精確測(cè)量了鈾-216、鈾-218的α衰變性質(zhì)。其中，新核素鈾-214僅觀察到兩條α衰變鏈，是目前SHANS譜儀上合成的新核素中反應(yīng)截面最低的原子核，也是目前發(fā)現(xiàn)的最輕的鈾的同位素。

根據(jù)新測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究人員首次在重核區(qū)發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)的質(zhì)子-中子相互作用導(dǎo)致α衰變中α粒子形成概率顯著增強(qiáng)的現(xiàn)象。這預(yù)示著在極端缺中子的超鈾核區(qū)存在類似的效應(yīng)，有助于促進(jìn)對(duì)原子核α衰變過程中α粒子預(yù)形成物理機(jī)制的理解。