動態

外爾物理量子模擬取得重要進展

中國科學技術大學潘建偉團隊與北京大學團隊合作，在超冷原子模擬拓撲量子材料方面取得重要進展。研究團隊在國際上首次利用超冷原子體系實現了三維自旋軌道耦合，并構造出有且僅有一對外爾點的理想外爾半金屬能帶結構。研究成果于4月16日以研究長文的形式發表在國際學術期刊《科學》雜志上。

外爾半金屬是一類重要的拓撲物態，其能帶中的外爾點結構具有許多奇異的性質：它是一種拓撲磁單極子，且總是成對出現，在其附近的低能激發的運動模式符合“外爾費米子”的方程，最早于1929年由德國科學家赫爾曼·外爾提出。有且僅有兩個外爾點的外爾半金屬——理想外爾半金屬，是外爾半金屬“家族”中最基礎的一員。在凝聚態材料中，盡管近幾年外爾半金屬材料取得諸多重要進展，這種僅有兩個外爾點的外爾半金屬尚未實現。

實現外爾半金屬等高維拓撲物態的模擬，三維自旋軌道耦合是其必要條件。這意味著需要構建更加復雜的三維非阿貝爾規范勢，一直是超冷原子量子模擬領域的重大挑戰。由于該工作開啟了超越傳統凝聚態物理的外爾型拓撲物理的量子模擬，《科學》雜志在同期的視點欄目專門配發了評論文章，審稿人對這一工作給予了高度評價，認為這項工作“為冷原子體系研究外爾物理中的新奇現象打開了新的方向”。

據介紹，在該研究工作的基礎上，研究團隊將進一步開展外爾半金屬中更奇特的現象和物理過程的探索。該工作的技術方案也可以推廣到費米子體系，開展強關聯拓撲物理的研究。該成果有望極大推動量子模擬領域的發展。

新型深水沉積物柱狀取樣系統通過海試驗收

近日，中國科學院海洋研究所自主研發的“中科海開拓”系列3500米級深水可視化可控沉積物柱狀取樣系統，在南海獲取單柱、連續、低擾動沉積物柱狀樣品15.83米，順利通過海試驗收，并入列“海洋地質九號”地球物理勘探船。

科研人員介紹，傳統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，取樣前科研人員對能取到多少樣品、海底底質等都不清楚，是“盲采樣”。

在南海獲取單柱、連續、低擾動沉積物柱狀樣品15.83米

而此套完全國產化的沉積物柱狀取樣系統實現了可視化，科研人員能清楚看到要取樣的海底底質如何。此外，它具有聲學通信控制等功能，可調整插入的姿態和方位，以偏東40度或者垂直90度插入海底沉積物獲取樣品，取樣長度可在插入沉積物后繼續調整。

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

中國科學院海洋研究所表示，這套自主研發沉積物柱狀取樣系統的海試成功和成果轉化，將為我國海洋科學研究提供更加有力的數據和樣品支撐。

科學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80%，表明遺傳風險因素在精神分裂癥中起主要作用。來自中國科學院昆明動物研究所的科研團隊通過精神分裂癥整合組學研究，鑒別到精神分裂癥的易感基因，研究成果近日發表在著名國際期刊《精神分裂癥通報》上。

過去的數十年間，精神分裂癥全基因組范圍內的關聯研究已鑒別到系列風險遺傳變異，但由于遺傳異質性和連鎖不平衡，如何從關聯研究發現的基因座中進一步鑒別風險基因仍然是個挑戰。整合組學研究為風險基因的鑒別提供了一種可行的方法，通過整合大規模的關聯研究和表達數量性狀基因座數據，目前已經報道了多個精神分裂癥風險基因，但目前相關數據主要來自歐洲人群。

最近，課題組利用整合組學研究方法，對來自亞洲人群的關聯研究和基因座進行了整合分析，鑒定到東亞人群特異的精神分裂癥風險易感基因TMEM180。不同的整合分析均提示此基因的表達降低與精神分裂癥風險顯著相關。進一步的表達分析表明它在精神分裂癥患者中表達顯著下調。此外，此基因在精神分裂癥患者大腦中表達顯著降低。利用神經干細胞模型進行增殖、分化實驗，以及轉錄組分析等手段，探索它在精神分裂癥發病中的作用，結果表明TMEM180表達敲低造成神經發育異常，并影響發育和突觸傳遞等精神分裂癥相關通路。

此次研究還結合神經干細胞模型，進一步闡明這個風險基因在精神分裂癥發生中的潛在致病機理，同時研究也表明了在東亞人群中推進相關研究的重要性和迫切性。

西藏瑪不錯遺址考古獲新發現

考古學者通過對西藏瑪不錯遺址的考古研究發現，來自東亞的人群在距今4000年前已定居青藏高原腹地。

以西藏自治區文物保護研究所、中國科學院青藏高原研究所組成的瑪不錯遺址聯合考古工作隊于2020年6月至7月對瑪不錯遺址進行考古發掘。此次發掘區分為Ⅰ區和Ⅱ區，Ⅰ區墓葬區共發掘了4座墓葬，均為石棺墓；Ⅱ區發現有燒火遺跡，似是火塘。

考古人員介紹，Ⅰ區遺址地層堆積豐厚，其中包含有大量的木炭、動物骨骼、陶片、水晶石器和少量骨器、骨蚌飾品等遺物。相比而言，石器的數量極少，不見較為典型的用石片和礫石制作的工具和細石器。目前可辨的陶器形制為圈足和平底，未發現完整器；陶片多數為泥質灰陶(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，還有戳點紋、壓印紋、抹劃紋等。

尋找和合成極端條件下的原子核是當前核物理研究的重要課題

對2020年考古發掘的初步研究表明，瑪不錯遺址是目前所知世界上海拔最高的新石器時代遺址，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文化有別于目前所知西藏新石器時代其他考古學文化遺存，應是一種新的西藏新石器時代文化類型。

瑪不錯遺址的發掘將對建立高原腹地，乃至西藏史前考古學文化的序列與演進具有重要意義。它將填補西藏新石器時代考古學文化的空間分布和時間序列，為構建西藏史前考古學文化框架和重建史前西藏社會歷史發揮重要作用。

科學家合成新核素鈾-214

近日，中國科學院近代物理研究所研究團隊首次合成新核素鈾-214，并在重核區首次發現強的質子-中子相互作用導致α衰變中α粒子形成概率顯著增強的現象。相關研究于4月14日發表在《物理評論快報》。

尋找和合成極端條件下的原子核是當前核物理研究的重要課題。α衰變是重核區原子核的普遍衰變模式，雖然α衰變規律已經被研究了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構性質的影響？因此，α衰變譜學不僅是用來鑒別重核和超重核素的有利工具，也是研究原子核結構信息的有效方法。

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附近的輕錒系核區首次合成了新核素鈾-214，并精確測量了鈾-216、鈾-218的α衰變性質。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截面最低的原子核，也是目前發現的最輕的鈾的同位素。

根據新測量的實驗數據，研究人員首次在重核區發現了強的質子-中子相互作用導致α衰變中α粒子形成概率顯著增強的現象。這預示著在極端缺中子的超鈾核區存在類似的效應，有助于促進對原子核α衰變過程中α粒子預形成物理機制的理解。