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中国科学十大进展名单公布测量器具功不可没-【资讯】

发布时间:2021-09-03 12:41:01 阅读: 来源:聚酯多元醇厂家

科技部公布了“2015年度中国科学十大进展”遴选结果。其中“实现对反物质间相互作用力的测量”、“探测到宇宙早期最亮中心黑洞质量”、“实现对单个蛋白质分子的磁共振探测”等入选,这些成果在研究过程中都离不开测量或计量器具。现在,跟小编一起回顾一下取得这些成就的过程。

首次测量到反物质间 相互作用力

美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)的STAR实验将质心能量为200GeV的金离子相互碰撞,产生出大量的反质子,这为测量反质子-反质子间相互作用提供了机会。中国科学院上海应用物理研究所马余刚研究组与美国布鲁克海文国家实验室唐爱洪研究组等合作,利用STAR实验结果,通过对反质子-反质子之间动量关联函数的测量,首次提取了反质子-反质子相互作用的有效力程和散射长度。研究表明,反质子-反质子之间存在着强吸引力,可以克服反质子-反质子之间的由于同号(负电荷)所产生的库伦排斥力,结合成反物质原子核。而且他们测量得到的结果与质子-质子相互作用的对应值在误差范围内一致。他们的研究结果提供了两个反质子间相互作用的直接信息,给出了对量子场论和对称原理的一个直接验证,为进一步理解更复杂的反原子核及其属性奠定了基础。相关研究论文发表在2015年11月19日《自然》上。《自然》审稿人对该研究给予高度赞赏:“这是首例反质子-反质子作用的直接测量。

发现宇宙早期最亮、中心黑洞质量最大天体

发现遥远宇宙中的明亮天体对了解早期宇宙的结构极为重要,位于宇宙早期的高红移类星体是研究早期宇宙的重要探针。迄今为止,天文学家通过大型巡天已经发现了30多万个类星体,其中大约有40个类星体红移大于6(即距离超过127亿光年)。每个类星体中心都包含一个质量约为10亿个太阳质量的黑洞,它们正在猛烈地吞噬其周围的物质,并在黑洞附近释放出巨大的能量。

北京大学物理学院吴学兵研究组与合作者基于自主发展的选取高红移类星体候选体的有效方法和判据,利用中国科学院云南天文台的2.4米光学望远镜首先观测和国外4台大型光学和红外地面望远镜后续观测,发现一个距离我们128亿光年(红移6.3)、发光强度是太阳的430万亿倍、中心黑洞质量约为120亿太阳质量的超亮类星体。

这是目前发现的在宇宙早期最亮、中心黑洞质量最大的一个类星体,也是世界上第一个利用2米级光学望远镜发现的红移6以上的类星体。该发现证实在宇宙年龄只有9亿年时,就已经形成质量为120亿太阳质量的黑洞,这对目前的黑洞形成和增长理论以及黑洞和星系共同演化理论都提出了严重的挑战,并为未来研究早期宇宙中黑洞和星系的形成和演化提供了一个特别的实验室。相关研究论文作为封面推荐论文发表2015年2月26日《自然》上。

实现对单个蛋白质分子的磁共振探测

在纳米尺度上直接测量单个分子的组成、结构及动力学性质,是当今物质科学探索的发展趋势。自旋磁共振是重要的物质科学研究手段,在前沿科学和国民生产众多领域均有广泛的应用。然而基于磁电感应探测原理的传统磁共振技术,通常只能测量毫米尺度以上百亿个分子系综的统计平均性质,无法实现对单个分子的直接测量。

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)杜江峰领衔的研究团队使用最新的量子操控技术,基于钻石量子探针和新颖的自旋量子干涉仪探测原理,实现了单分子磁共振的突破。该团队于国际上首次获取了单个蛋白质分子(直径约5纳米)的顺磁共振谱,并解析出其动力学信息,成功将电子顺磁共振技术分辨率从毫米推进到纳米,灵敏度从上百亿个分子推进到单个分子。该新技术可用来在单分子层面认识物质科学和生命科学的机理,在物理、化学及生命科学等多个领域有广泛应用前景,特别是其室温大气的宽松实验条件为生命科学等领域的研究提供了尤为适宜的条件。相关研究论文发表在2015年3月6日《科学》上。这一成果在国际同领域引起了很大反响,得到美国化学会、德国马普所等广泛的新闻报道。《科学》杂志将该成果选为研究亮点并配发专文报道,称其“实现了一个崇高的目标”,“是通往活体细胞中单蛋白分子实时成像的重要里程碑”。

据了解,256项推荐选项为2014年12月1日至2015年11月30日间正式发表的研究成果,终评专家组则包括两院院士、973计划顾问组和咨询组专家、首席科学家,国家重点实验室主任等专家学者。自2005年以来,该项活动已成功举办11届。

附:2015年中国科学十大进展名单

1.实现单光子多自由度量子隐形传态;2.理论预言并实验验证外尔半金属的存在;

3.揭示埃博拉病毒演化及遗传多样性特征;

4.实现对反物质间相互作用力的测量;5.探测到宇宙早期最亮中心黑洞质量

最大的类星体;

6.发现东亚最早的现代人化石;

7.揭示人类原始生殖细胞基因表达与表观遗传调控特征;

8.解析细胞炎性坏死的关键分子机制;

9.研制出碳基高效光解水催化剂;

10.实现对单个蛋白质分子的磁共振探测。

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