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  中国科学技术大学物理学院教授徐宁研究组在双组分材料体系的玻璃形成能力的研究中取得了重要进展。相关成果近日在线发表于《自然—通讯》。  玻璃是由单一原子或颗粒构成的体系,由于易结晶,其形成能力一般很差。化合物或不同组分组成的材料由于组成单元结构的复杂性以及在尺寸等方面的差异,可以形成几何结构阻挫来阻碍结晶,从而利于玻璃的形成。在众多玻璃形成体系中,较为简单的一类是由两种粒径不同的圆球构成的模型体系(简称双分散体系),研究表明,这种体系的玻璃形成能力与两种组分的粒径比和占比有关。以往的研究主要基于几何阻挫(熵效应)来探讨影响玻璃形成能力的因素,能量效应对玻璃形成能力的影响讨论得较少。  徐宁研究组以双分散体系为研究对象,通过研究表明,表征非平衡体系性质的玻璃形成能力与热力学平衡温度有潜在关联,从而建立起了非平衡和平衡体系的联系。该研究同时给出了通过调节作用势的强弱来调控玻璃形成能力的新方案,并且指出,熔化温度和压强之间有好的线性关系的材料有利于玻璃的形成。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16986-z  (原载于《中国科学报》2020-07-03第4版综合)

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  作为我国自主研发的电磁监测试验卫星,“张衡一号”迎来了最新研究成果。记者今天从中国科学院国家空间科学中心获悉,该中心科研团队历经1年多研究,揭晓“张衡一号”首次在电离层对Pc1地磁脉动实现南北共轭观测。  2018年2月2日,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空,卫星顺利进入预定轨道。我国因此成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。过去两年多,科学家利用“张衡一号”开展不少科学研究,如今的Pc1地磁脉动则是最新成果。  所谓Pc1地磁脉动,是指频率在0.2—5赫兹的低频波动,与地磁活动密切相关,最易发生在磁暴恢复相期间,与空间的电磁离子回旋波(EMIC)相对应。  论文通讯作者、中科院国家空间科学中心研究员李磊说,自1936年在地磁数据中发现Pc1脉动以来,科学家对Pc1脉动的起源和传播途径已进行大量观测研究,但受限于空间观测位置,以及EMIC波动传播过程中在电离层波腔内的极化反转、频率反射以及回旋吸收等作用,磁层中激发的EMIC波动是如何传播到地面的这一疑问,目前尚无定论。  在2018年8月27日磁暴恢复相期间,“张衡一号”卫星在电离层内依次飞越南北共轭区域时,观测到Pc1波动。我国科研人员利用“张衡一号”高精度磁强计、电场仪数据,并结合蜂群卫星和地磁台站观测,对波动的特性和产生机制进行深入研究。  结果表明,“张衡一号”卫星观测的Pc1波动位于注入源区附近,以阿尔芬波的形式在南北电离层传播,呈混合偏振。比对等离子体层顶的位置,科研团队推测,磁暴恢复相期间,等离子体层顶向外移动,赤道环电流中能离子注入,引起冷等离子体不稳定性而激发EMIC波动。该波动沿磁力线向南北高纬区域到达电离层,在电离层波腔内传播并被多个地面台站所观测到。  这一研究成果已于近日发表于国际学术期刊《地球物理学年鉴》上。李磊表示,这项研究为Pc1传播理论提供了直接的观测证据。未来,“张衡一号”将为地球空间环境研究提供更多有价值的数据。

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  记者2日从中国科学院(中科院)国家空间科学中心获悉,设在该中心的中科院南美空间天气实验室/中巴空间天气联合实验室(简称“中科院南美实验室”)科研人员,在南大西洋异常区电离层特性研究方面已取得重要成果,首次利用中科院南美实验室巴西圣玛利亚台站和中国子午工程武汉台站数字测高仪数据进行对比分析,研究揭示出南大西洋异常区电离层特性。  电离层是地球大气层被太阳电离的部分,其对人类无线电波通信、导航等高科技领域都会产生很大影响,因此,探究南大西洋异常区的电离层特性对于空间天气研究具有非常重要的意义。  中科院南美实验室介绍说,巴西圣玛利亚正好位于南大西洋异常区中心区域附近,该地区电离层扰动变化能很好反应南大西洋异常区的变化特征,巴西地区的地磁偏角很大,导致其所处的电离层“驼峰区”异常,而与圣玛利亚东西、南北共轭对称的武汉地区电离层不受南大西洋异常区的影响,可针对异常区导致的电离层特性异同进行交叉对比研究。  研究团队选取处于太阳活动极小期的2017年9月1日至2018年8月30日的探测数据,分别对圣玛利亚和武汉两个地区电离层多个参数进行研究分析。研究结果表明,圣玛利亚地区电离层各参数均呈现出明显的季节特征、昼夜变化和逐日变化特征。  为更进一步探讨地磁活动对电离层变化的影响,研究团队选取2017年9月7日和2018年8月26日两次磁暴事件,对磁暴期间和平静期的变异系数进行研究,并对圣玛利亚和武汉两个地区同一事件期的电离层数据进行比较。分析对比发现,武汉地区在磁暴期间的变异系数增强特征与圣玛利亚地区相似;不尽相同的是圣玛利亚地区在磁暴期间的变异性高于武汉地区。  研究结果清楚表明,地磁干扰是南美地磁异常区圣玛利亚上空电离层变化的一个非常重要的因素。  这项电离层研究领域的重要科研成果论文,由中科院南美实验室博士后尤里阿诺·莫罗(JulianoMoro)及其中方指导教授、中科院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室徐寄遥研究员和王赤院士等,并联合巴西国家空间研究院克莱齐奥·德纳迪尼(ClezioDenardini)教授等共同完成,已在专业学术期刊《地球物理研究:空间物理学》(JournalofGeophysicalResearch:SpacePhysics)发表。

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  记者2日从中国科学院(中科院)国家天文台获悉,中科院南美天文中心程诚等科研人员利用俗称中国“天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)的19波束接收机,对一批低红移恒星形成星系样本中的4个星系进行先导观测,成功探测到3个星系的中性氢发射线。  这项重要天文学研究成果论文已被国际天文学权威期刊《天文学和天体物理学通信》(A&ALetter)接收,也是FAST公开发表的观测结果中第一次明确探测到银河系外星系(河外星系)的中性氢发射线。  FAST是当今世界上口径最大、灵敏度最高的天文射电望远镜,河外星系的中性氢观测是FAST的重要科学目标之一。在本次观测过程中,FAST仅用5分钟曝光时间即探测到河外星系的中性氢信号,展示出极高的灵敏度。  程诚介绍说,作为星系的原初气体成分,中性氢是星系中分布的最延展的重子物质结构,星系的一氧化碳(CO)谱线的辐射则主要来自星系中心区域,因此借助中性氢和CO这两种谱线速度和流量分布,科学家可以估计不同半径处的星系动力学质量,进而研究星系的重子和暗物质的分布。  FAST最新观测到的中性氢谱线数据估计得到的星系动力学质量比观测到的重子质量高一个量级,而此前通过CO谱线估计得到的星系动力学质量和重子质量非常接近。“这一结果表明我们有可能借助中性氢和CO谱线的观测数据来研究星系的暗物质分布”。  中科院国家天文台称,这次FAST观测的星系样本选自中科院南美天文中心程诚和智利瓦尔帕莱索大学天文学家爱德华多·伊巴尔(EduardoIbar)教授合作的巡天项目“瓦尔帕莱索阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵发射线巡天”,这批星系有从紫外到远红外的完整的多波段测光数据,以及斯隆数字巡天光纤光谱、赫歇尔空间天文台远红外谱线数据等。  在智利访问期间,程诚和来自智利、英国、美国等天文学家一起合作申请到位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵和甚大望远镜观测时间,对这批星系开展了高分辨的CO气体和光学/近红外集成视场摄谱仪观测。这些观测数据非常适合研究银河系近邻星系的恒星形成过程、气体的电离源、气体的动力学性质、星系的恒星形成效率等课题,中外科研团队也已经得到一批非常重要的科研成果。  程诚表示,尽管此前已有大量多波段观测数据,但为了研究星系的转动速度、中性氢质量和尺寸、星系暗物质比例等课题,仍然非常需要中性氢的观测,中科院南美天文中心课题组正计划申请更多FAST观测时间,对成功探测到中性氢发射线的河外星系样本进行更多观测研究。

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  热带西太平洋暖池是全球海洋最大暖水区域,可谓全球“气候心脏”。中国科学院海洋研究所科研团队依托“热带西太平洋暖池热盐结构与变异的关键过程和气候效应”项目,完整刻画出暖池三维热盐结构(温度和盐度结构),有利于精准预报厄尔尼诺现象及暖池对我国气候影响,这一项目2日在2019年度山东省科技创新大会上获得山东省自然科学奖一等奖。  中国科学院海洋研究所研究员李元龙介绍,热带西太平洋暖池是驱动热带大气环流的主要热源,也是东亚季风和厄尔尼诺现象策源地。暖池的热盐结构是维持其表层高海温关键,而其温度和盐度的变异则能导致多种重要气候现象。  “例如,暖池储存的大量热水,只要有一小部分流动到东太平洋,就会引发厄尔尼诺现象,改变世界气候格局。”李元龙说,因此,暖池的热盐结构、变异机理和气候效应具有极高科研价值和现实意义。  据了解,以往科学家对暖池结构的认识主要局限在表层温度的“准二维”分布,但对于海面以下的深层结构和盐度结构并不了解,也就无法深入理解暖池高海温的维持机制和引起气候变化的原理。  自2009年以来,中国科学院海洋研究所科研团队利用潜标对暖池核心区域进行了全深度观测,获取了温度、盐度和海流的连续观测资料,在暖池内部发现并命名了新的水团“北太平洋热带次表层水”,并发现了丰富的中小尺度(直径小于1000公里)热盐结构,从而完整刻画出暖池的三维热盐结构。  李元龙说,根据大量观测数据和暖池三维热盐结构分析,科研人员发现,除了温度,暖池盐度对厄尔尼诺现象发展有重要影响。如果暖池盐度偏低,有利于厄尔尼诺现象形成和发展;如果盐度偏高,则不利于其形成发展。  科研团队还发现,如果暖池增暖,在西北太平洋会形成气旋式大气环流异常,会迫使我国东北地区的干冷空气移动到广东、广西一带,造成华南地区秋季严重干旱。  根据以上科研成果,科研团队发展出了新型气候变化预报系统,显著提升了我国对厄尔尼诺现象的预报能力。

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