加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点,为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。

——习近平总书记在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

——中国科学院办院方针

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《自然》及子刊综览

2020-02-20 中国科学报 冯维维
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  《自然》

  细探反物质性质

  《自然》2月20日发表的一篇论文报告了对反氢的一种物理性质的高精度测量;此前,这种物理性质仅限于理论预测。欧洲核子研究中心的ALPHA合作团队执行了此次观测,观测结果与理论相符,而且对应于氢的性质。这一发现突显了物质与反物质之间的对称性。

  探测并比较物质与反物质的性质,有助于我们理解宇宙的形成——宇宙中物质比反物质更普遍。氢(最简单的原子)的精细结构已经得到了充分的研究,但是反氢却没有。

  丹麦奥胡斯大学的Jeffrey Hangst等人报告在反氢中观测到了兰姆位移。这种效应原本是在氢中发现的,描述了氢原子两个能级间的能量差。作者的测量结果与氢观测结果相符,也符合有关反氢的预测,这是对自然基本对称性的一次检验。

  在相应的“新闻与观点”文章中,德国美因茨大学的Randolf Pohl写道,这些测量结果为进一步研究反氢打开了大门;例如,检验反氢的量子电动力学性质,或者有针对性地检验粒子物理标准模型。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2006-5

  《自然—通讯》

  为过去5万年鸟类迁徙建模

  《自然—通讯》2月19日发表的一项研究对过去5万年的全球鸟类迁徙模式进行了重建。模型显示,全球鸟类迁徙在末次冰期的重要性并不亚于今天。研究结果表明,迁徙现象存在的时间比之前认为的更久。

  许多鸟类都会根据气候的季节变化而迁徙。这种行为非常灵活,比如有些鸟类就已改变了它们的迁徙路线,以应对持续的气候变化。由于冰期时的季节性不明显,有人认为,鸟类迁徙在这些时期的重要性不及现在。

  德国马普学会动物行为研究所的Marius Somveille和同事研究表明,鸟类在过去5万年里可能一直都有迁徙的行为。作者根据能量效率(即获取资源与迁徙能量成本之间的相互影响)模拟了全球鸟类的季节性地理分布。作者利用现存的几乎全部非海洋鸟类(9783种)的已知分布验证了模型,再将其与过去气候重建相结合。根据作者的模拟,尽管末次盛冰期(约2万年前)到当前的间冰期期间曾发生过重大的气候变化,但鸟类迁徙对全球的重要性并未发生过改变。然而,这种重要性的区域变化较为显著,例如,在末次盛冰期迁徙的美洲鸟类比今天的要少。

  作者总结称,该模型可以作为预测鸟类迁徙如何受未来气候变化影响的基线。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-14589-2

  《自然—能源》

  极端天气事件如何干扰能源系统

  《自然—能源》2月18日发表了6篇评论文章和1篇研究论文,集中讨论极端天气事件可能对能源系统造成的干扰。这些文章主要探讨在气候变化的背景下,能源科学的不同学科如何研究极端天气事件的影响。

  气候变化是一种长期现象,对此,研究人员主要采取建模研究方式。但是气候变化带来的极端天气事件会对人类产生严重影响。不仅如此,从能源金融到法律系统,人类能源系统的许多组成,可能并未准备好应对极端天气事件,在某些情况下,甚至会加剧这类事件的影响。

  气候变化引起的极端天气事件和天气变化,既会影响能源需求,也会影响能源供应系统的弹性。但是,由于未来极端天气事件的强度、时间点和位置具有不可预测性,这类事件对于能源系统的潜在具体影响,一直难以量化。瑞士洛桑联邦理工学院的A. T. D. Perera等人发表了一篇研究论文,展示了如何根据气候模型所得的气温平均变化和气温极端变化,分别模拟测算能源需求。

  金融系统中的羊群效应,可能会使抵抗气候风险能力弱的能源公司难以获得资本注入和保险,这可能导致实际能源短缺,由此加剧极端天气事件的影响。同时,可再生能源需要经历超指数增长,才能抵消化石能源投资缩减的影响,但是前者可能不会发生。Amy Jaffe发表了一篇评论文章,探讨了这些现象的风险,并提供了一些对策建议。

  另外一篇同时发表的社论这样写道,“诠释极端天气事件的影响,并使之正式化,具有重要意义,不仅仅是因为极端天气事件将干扰人类生活,也因为它们会首先对最脆弱的群体造成最具破坏性的影响。”本期合集还包括另外5篇评论文章,共同探讨了我们对于极端事件和能源系统还有哪些未知,以及能够采取哪些应对措施。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41893-019-0451-7

打印 责任编辑:侯茜

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