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《自然》要览

2021-04-07 中国科学报
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  反氢原子的激光冷却

  光子——电磁场激发的量子是无质量的,但携带动量。研究人员演示了反氢原子的激光冷却,这个反物质原子由一个反质子和一个正电子组成。利用窄线宽脉冲Lyman-α激光激发反氢的1S-2P跃迁,对磁阱反氢样品进行了多普勒冷却。

  虽然研究人员只在一个维度上应用激光冷却,陷阱耦合反原子的纵向和横向运动导致三维冷却,观察到了横能量中值的减少超过一个数量级——有相当一部分反原子获得亚微电子伏横动能。

  研究人员还报道了在激光冷却的反氢原子样品中激光驱动1S-2S跃迁。观察到的光谱线比没有激光冷却时的光谱线窄约4倍。激光冷却的演示及其应用对反物质研究具有深远意义。

  一个更局部、密度更大、温度更低的反氢样品将极大地改善正在进行的对反氢的光谱和引力的研究。此外,通过激光操纵反物质原子运动可能为未来的实验带来突破性娱乐。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03289-6

  通过带电气溶胶喷射进行3D纳米打印

  3D打印已经彻底改变了电子、光学、能源、机器人、生物工程和传感领域的制造工艺。研究人员介绍了一种直接3D打印金属纳米结构阵列的技术,这种金属纳米结构具有灵活的几何形状和特征,可达数百纳米,使用各种材料打印。印刷过程是在干燥条件下进行的,不需要聚合物或油墨。

  离子和带电荷的气溶胶粒子被引导到一个包含一组空穴的介电掩膜上,这些空穴漂浮在偏置硅衬底上。这些离子聚集在每个洞周围,产生静电透镜,将带电的气溶胶粒子聚焦成纳米级喷射。

  这些射流由在含孔掩膜下形成的聚合电场线引导,其作用类似于传统3D打印机的喷嘴,使气溶胶颗粒能够3D打印到硅基板上。通过在打印过程中移动衬底,研究人员成功地打印出了螺旋、悬垂的纳米管,圆环和字母等各种3D结构。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03353-1

  气候变暖影响营养转移效率

  在生态系统中,能源从资源向消费者转移的效率决定了食物网的生物量结构。研究人员量化了暴露在7年实验变暖环境中的淡水浮游生物的氮转移效率(整体能量转移的代理)。

  直接实验证据表明,相对于环境条件,4℃升温可使营养转移效率降低56%。此外,暖池浮游植物和浮游动物生物量均较低,表明能量的吸收、转化和转移发生了重大变化。

  这些发现协调了在不同类群中观察到的由变暖驱动的增长成本和碳利用效率的变化,在生态系统水平上,呼吸总量与初级生产总量之比增加。

  研究结果表明,随着地球变暖,光合作用固定的碳越来越多地消失于大气中,破坏通过食物链的能量流动,这将对体形较大的消费者和整个生态系统的功能产生负面影响。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03352-2

打印 责任编辑:阎芳
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