中国科学家在月壤中首次发现分子水

中国科学家在月壤中首次发现分子水 中国科学家在嫦娥五号带回的月球样本中，发现了月球上一种富含水分子和铵的未知矿物晶体ULM-1。这标志着科学家首次在月壤中发现了分子水，揭示了水分子和铵在月球上的真实存在形式。研究报告发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）期刊上。月球上是否存在水，对于月球演化研究和资源开发至关重要。嫦娥 5 号采集的月壤样品属于最年轻的玄武岩，是迄今为止纬度最高的月球样品，为月球水的研究提供了新机遇。基于单晶衍射和化学分析发现，这些月球水和铵以一种成分为(NH4,K,Cs,Rb) MgCl3·6H2O的水合矿物形式出现。该矿物分子式中含有多达六个结晶水，水分子在样品中的质量比高达 41%。红外光谱和拉曼光谱上均可以清晰地观察到源于水分子和铵的特征振动峰。晶体的电荷密度可以清晰地看到水分子中的氢。ULM-1的晶体结构和组成与地球上近年来发现的一种稀有火山口矿物相似。 via Solidot

科学家捕捉到光合作用“从水到氧”过程

科学家捕捉到光合作用“从水到氧”过程 日本冈山大学教授沈建仁等人成功捕捉到了负责植物光合作用的蛋白质中存在的催化剂吸收水分子的瞬间。研究报告发表在本周出版的《》期刊上。光合作用是指植物和藻类利用阳光分解水和二氧化碳、产生能量和氧气的反应。名为“光系统Ⅱ”的约 20 个蛋白质与叶绿素组成的复合体吸收光能，从水分子中分离电子和氢离子，形成氧气分子的过程是光合作用的开始。研究团队此前捕捉到水分子被光系统Ⅱ吸收之后的情形，但不知道这一过程中发生了什么。研究团队在 X 射线激光设施“SACLA”中，利用持续数十飞秒(1 秒的 1000 万亿分之一)的 X 射线进行闪光拍摄，捕捉到了光系统Ⅱ蛋白质的快速活动。用可见光照射蛋白质，在促进反应的同时，通过 X 射线照射分析了吸收水分子后立体结构发生变化的情形。 沈教授表示，今后将对光系统Ⅱ的最后一步，也就是出现氧分子的过程进行分析。如果能解析植物的光合作用，并应用其原理，或有望实现人工光合作用。来源 ， 图：圆形的大型放射光设施“SPring-8”和直线型的X射线自由电子激光设施“SACLA” 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat

【转发！#我国科学家在月壤中发现分子水#】记者今天从中国科学院物理研究所获悉，我国科学家们在嫦娥五号带回的月球样本中，发现了月球

【转发！#我国科学家在月壤中发现分子水#】记者今天从中国科学院物理研究所获悉，我国科学家们在嫦娥五号带回的月球样本中，发现了月球上一种富含水分子和铵的未知矿物晶体ULM-1。这标志着科学家首次在月壤中发现了分子水，揭示了水分子和铵在月球上的真实存在形式。该研究成果近日在学术期刊《自然-天文学》（Nature Astronomy）在线发表。（总台央视记者帅俊全 褚尔嘉）网页链接 via 央视新闻的微博

科学家提出搜寻暗物质的新方法

科学家提出搜寻暗物质的新方法 自暗物质被发现以来，科学家们一直未能探测到它，即使几十年来在世界各地部署了多个超灵敏粒子探测器实验也无济于事。现在，美国能源部（DOE）SLAC 国家加速器实验室的物理学家们提出了一种利用量子设备寻找暗物质的新方法。SLAC物理学家丽贝卡-利恩（Rebecca Leane）是这项新研究的作者之一，她认为大多数暗物质实验都在寻找银河系暗物质，这种暗物质会直接从太空发射到地球上，但另一种暗物质可能已经在地球周围徘徊了很多年。利恩说："暗物质进入地球后，会四处弹跳，最终被地球的引力场困住。随着时间的推移，这种热化暗物质的密度会比少数松散的星系粒子更高，这意味着它更有可能撞上探测器。不幸的是，热化暗物质的移动速度要比银河系暗物质慢得多，这意味着它传递的能量要比银河系暗物质少得多传统探测器可能无法看到。"有鉴于此，利恩和 SLAC 博士后研究员阿尼尔班-达斯找到了 SLAC 的科学家诺亚-库林斯基，他是一个新实验室的负责人，主要研究用量子传感器探测暗物质。库林斯基说，科学家通常认为这是因为冷却系统不完善或环境中存在热源。但他说，可能还有其他原因："如果我们实际上有一个完美的冷系统，而我们无法有效冷却它的原因是它不断受到暗物质的轰击呢？"达斯、库林斯基和利恩想知道，超导量子设备是否可以重新设计为热化暗物质探测器。根据他们的计算，激活量子传感器所需的最小能量足够低，约为千分之一电子伏特，因此它可以探测到低能量的银河系暗物质以及悬浮在地球周围的热化暗物质粒子。当然，这并不意味着暗物质是量子设备失灵的罪魁祸首只是说它是可能的，下一步就是要弄清楚他们能否以及如何将敏感的量子设备变成暗物质探测器。因此，有几件事需要考虑。首先，也许有更好的材料来制造这种装置。利恩说："我们一开始考虑的是铝，这只是因为铝可能是迄今为止用于探测器的特性最好的材料。但事实可能证明，对于我们正在研究的质量范围和我们想要使用的探测器类型，也许有更好的材料。"利恩说，还有一种可能性是，热化暗物质与量子设备的相互作用不会像银河系暗物质被怀疑与直接探测设备的相互作用那样。在这项研究中只是考虑了暗物质进入并直接弹开探测器的简单情况，但它还可以做很多其他事情。例如，其他粒子可能与暗物质相互作用，改变探测器中粒子的分布方式。"这就是在 SLAC 工作的好处之一。我们确实有相当多样化的小组在从事许多不同的科学研究，我觉得这个项目是 SLAC 研究的一个非常好的协同效应。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家们设计了一种3D打印真空系统来探测暗物质和探索暗能量

科学家们设计了一种3D打印真空系统来探测暗物质和探索暗能量 诺丁汉大学（University of Nottingham）的研究人员开发出一种新方法，利用3D打印真空系统来探测暗物质，并有可能揭示暗能量的本质。该系统操纵气体密度，利用超冷锂原子来探索标量场的影响，旨在观察标量场相变过程中形成的畴壁缺陷。诺丁汉大学实验室中的激光光子系统。资料来源：诺丁汉大学物理学院的克莱尔-伯拉格（Clare Burrage）教授是这项研究的主要作者之一，她解释说："我们可以看到它们对宇宙行为的影响，但我们不知道它们是什么。人们试图测量暗物质的一种方法是引入一种叫做标量场的粒子。暗物质是星系中缺失的质量，暗能量可以解释宇宙膨胀加速的原因。我们正在寻找的标量场可能是暗物质，也可能是暗能量。通过引入超冷原子并研究其产生的影响，我们或许能够解释宇宙膨胀加速的原因，以及这是否会对地球产生任何影响。"研究人员建造三维容器的理论基础是，具有双井电势和直接物质耦合的轻标量场会发生密度驱动的相变，从而形成畴壁。伯拉格教授继续说道："当密度降低时，就会形成缺陷这类似于水冻结成冰时，水分子是随机的，当它们冻结时，就会形成晶体结构，分子随机排列，有的排列成一条线，有的排列成另一条线，这就形成了断层。当密度变低时，标量场中也会发生类似的情况。你无法用肉眼看到这些断层线，但如果粒子穿过这些断层线，可能会改变它们的轨迹，这些缺陷就是暗墙，可以证明标量场理论这些场存在或不存在。"为了检测这些缺陷或暗壁，研究小组创造了一种特殊设计的真空，他们将在新实验中使用这种真空，模拟从高密度环境到低密度环境的移动。利用新装置，他们将用激光光子把锂原子冷却到接近绝对零度的-273，在这个温度下，锂原子具有量子特性，从而使分析更加精确和可预测。物理学院副教授露西娅-哈克穆勒（Lucia Hackermueller）领导了实验室实验的设计工作，她解释说："我们用作真空室的 3D 打印容器是根据暗壁的理论计算建造的，这创造了我们认为能够捕获暗物质的理想形状、结构和质地。为了成功证明暗壁已被捕获，我们将让冷原子云穿过这些暗壁。然后，原子云会发生偏转。为了冷却这些原子，我们会向原子发射激光光子，从而降低原子中的能量这就好比用雪球让大象减速！"团队花了三年时间建立了这套系统，他们希望在一年内取得成果。哈克穆勒博士补充说："无论我们是否证明了暗墙的存在，这都将是我们在理解暗能量和暗物质方面迈出的重要一步，也是一个很好的例子，说明如何设计一个控制良好的实验室实验，以直接测量与宇宙相关但无法观测到的效应。"编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家利用新一代中子反射镜揭开物质的内在秘密

科学家利用新一代中子反射镜揭开物质的内在秘密 林雪平大学薄膜物理学部研究员 Fredrik Eriksson 说："与其提高中子源的功率（这是非常昂贵的），不如专注于改进光学技术。"中子与质子一起构成原子核。根据原子核中中子数量的不同，元素的性质也会不同。此外，中子还可用于对不同材料进行非常细致的分析。这种方法称为中子散射。这种测量在被称为中子源的特殊中子研究实验室进行。欧洲中子源（ESS）就是这样一个实验室，目前正在隆德郊外建造。该项目投资 20 亿欧元。ESS和其他中子源可以比作先进的显微镜，让科学家能够研究各种材料及其特性，直至原子级别。从研究原子结构、材料动力学、磁性到蛋白质功能，它们被广泛应用于各种领域。中子从原子核中释放出来需要巨大的能量。当中子在中子源中释放出来时，它们必须被捕获并被引向目标，也就是要研究的材料。特殊的反射镜用于引导和偏振中子。这些被称为中子光学。尽管 ESS 将拥有世界上最强大的中子源，但实验中可用的中子数量有限。为了增加到达仪器的中子数量，需要改进偏振光学。林雪平大学的研究人员通过在几个重要点上改进中子光学技术来提高效率，现在已经实现了这一目标。林雪平大学博士生 Anton Zubayer 观察磁控溅射过程。图片来源：Olov Planthaber"我们的镜子具有更好的反射率，从而增加了到达目标的中子数量。"物理、化学和生物系博士生兼《科学进展》（Science Advances）上发表的这篇文章的第一作者安东-祖拜尔（Anton Zubayer）说："镜子还能更好地将中子极化为相同的自旋，这对极化实验非常重要。"他继续说道："同时，由于不再需要大型磁铁，镜子可以放置在离样品或其他敏感设备更近的地方，而不会影响样品本身，这反过来又使新型实验成为可能。此外，我们还减少了漫散射，这意味着我们可以降低测量中的背景噪音。"技术创新与未来展望反射镜是在硅衬底上制造的。通过一种称为磁控溅射的工艺，可以在基片上镀上选定的元素。这种工艺可以在基板上镀上多层薄膜，即多层膜。在这种情况下，可以使用铁和硅薄膜，并与同位素富集的碳化硼混合。如果各层的厚度与中子波长的数量级相同，并且各层之间的界面非常光滑，那么中子就能以相位相交的方式从镜面射出，从而产生高反射率。林雪平大学物理、化学和生物系副教授 Fredrik Eriksson 和博士生 Anton Zubayer。图片来源：Olov Planthaber弗雷德里克-埃里克森认为，每一个中子都是宝贵的，中子光学效率的每一点提高都对改进实验非常有价值："通过增加中子的数量和反映更高的中子能量，为包括物理学、化学、生物学和医学在内的各个学科的开拓性实验和突破性发现提供了机会。"事实中子分析利用了中子既能像波又能像粒子的特性。反过来，这些中子可以具有两种不同的自旋。能够使用极化中子（即只有一种特定自旋的中子）主要对磁性研究非常重要。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：