这个春节 高校的科研脚步未曾停歇

2016-02-17 10:03 中国科技网-科技日报

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春节,这个国人最注重的传统习俗,对大部分人来说意味着休闲放松,意味着开心过年。

然而,对高校中的部分科研人员来说,春节是他们无数个科研日中的一段平常时光。中国引力波探测工程、胆碱能神经元纤维研究、球状星团中年轻的恒星如何形成……这些科研工作没有假期。

在万家灯火、家人团聚的节日,有许多科学家依然在教学楼和实验室忙碌着。正是他们的坚持、坚守,为我们描绘开年后诸多领域的发现和创新。

——中山大学——

探测引力波“天琴计划”立项中

近日,美国“激光干涉引力波天文台(LIGO)”第一次直接探测到引力波,证实了爱因斯坦引力理论的最后一项预言,震动世界。引力波探测为人类开启了宇宙观测的全新窗口,中国科学家将在其中有何作为?

2月13日,中山大学官方微信透露,中国引力波探测工程“天琴计划”已于去年7月启动,目前正在立项,且部分关键技术研究已有具体进展。

中山大学校长罗俊透露,“天琴计划” 启动于去年7月。它以引力波研究为中心,将开展空间引力波探测计划任务的预先研究,制定中国空间引力波探测计划的实施方案和路线图,并开展关键技术研究。“天琴计划”要完成四个子计划,大约需要二十年的时间,投资大约150亿元。

“天琴计划”将落子中山大学珠海校区,并在地面建设所需的研究基础设施,以此为基地开展面向国家重大需求和科学基础前沿的国家大科学工程项目。目前,珠海校区的山洞超静实验室和激光测距地面台站基础设施建设已经启动,部分关键技术研究也已经有具体进展。

中山大学天文与空间科学研究院院长李淼表示,“天琴计划”是一项很大的科研工程,按照此前的设想,“天琴计划”主要分四个部分来进行。简单地说,首先是“月地测距”,就是月亮到地球的距离。这在中国是从来没有过的首次测量。通过测距测得月亮以及地球的动态变化。同时检验牛顿万有引力常数的变化。

“月地测距”研究过后会发射一颗卫星做“天琴”前期的研究,来验证爱因斯坦广义相对论中的原理,以及“天琴”未来研究所需要的技术。

而后发射两颗卫星,一前一后绕着地球转,通过两颗卫星之间的激光测距来测两颗卫星之间距离的变化,由此可测量出地球质量的分布、内部的矿产资源等等。

最后,放三颗卫星到距地球50万公里的高轨上,主要用来测量引力波。

——浙江大学——

神经科学研究所点亮大脑“聚光灯”

美美地睡上一觉是一件幸福的事,但并非所有人都能拥有良好的睡眠。浙江大学神经科学研究所李晓明教授实验室最新的研究发现:激活投射到丘脑网状核的胆碱能神经元纤维,能有效激活丘脑网状核,促进睡眠。这对人类理解睡眠机制,治疗失眠提供了新的思路。

相关论文2月12日发表在国际著名期刊eLife上。

胆碱能神经元主要通过分泌乙酰胆碱作用于乙酰胆碱受体发挥作用,乙酰胆碱受体也是香烟中尼古丁的脑内作用位点。论文第一作者倪坤明博士说:“我们重点研究了投射到丘脑网状核的这部分胆碱能神经元的神经末梢。通过光遗传学手段,特异性激活投射到丘脑网状核的胆碱能神经元末梢。发现这部分胆碱能神经元末梢有效激活了丘脑网状核的细胞,从而让小鼠很快进入睡眠状态。”

丘脑网状核在大脑中扮演“聚光灯”的角色,它的工作模式像是一个 “闸门”,将它激活,从而使相应的脑功能受到抑制。例如,当你专注地想问题时,或许就听不见周边的声音,这或许就和丘脑网状核

的选择有关。激活投射到丘脑网状核的胆碱能神经元,能有效激活丘脑网状核,打开了抑制性的“闸门”,进而有助于促进睡眠。这对于治疗失眠提供了新的思路。

美国科学院院士、艺术与科学院院士、美国生物节律学会主席、西南医学中心神经科学系主任Joseph Takahashi教授高度评价这项研究:“这项研究非常出色,激活丘脑网状核胆碱能投射能够通过胆碱能受体,直接引起丘脑网状核GABA能神经元发放动作电位。这项研究结果意义重大,突破了传统观点认为胆碱能神经系统只与觉醒有关。

——北京大学——

释疑球状星团中年轻恒星如何形成

球状星团是宇宙中最为简单且十分耀眼的恒星集合体,它包含着成千上万颗恒星。天文学家们一直认为球状星团中的恒星是同时形成的,它们的年龄十分相近,犹如“同班同学”。

到底球状星团中那些年轻的恒星是如何形成的?近日,由北京大学科维理天文与天体物理研究所和中国科学院国家天文台领衔的科研团队,与美国西北大学和阿德勒天文馆的天文学家合作,对这一长久以来的疑难作出了解释。利用哈勃太空望远镜的观测数据,该团队首次发现了中等年龄球状星团可以靠自身引力俘获外部气体来成批形成年轻恒星。这一发现突破了球状星团仅依赖内部气体循环来形成下一代恒星的理论。

“这一研究为星团中多成分的恒星该如何形成提供了新的观点”,领导这一工作的李程远说:“我们的研究表明,形成这些年轻恒星的气体来源于星团外部。形象地说,这些相对年轻的恒星似乎是由星团后来俘获的气体生成并寄生在球状星团中,而非星团自身孕育。”

银河系的球状星团都十分年老。为了研究更为年轻的样本,该研究团队对银河系外的两个卫星星系,即大、小麦哲伦星云中的中等年龄星团进行了筛查。团队在研究工作中关注的是大麦哲伦星云中编号为NGC1783、NGC1696,小麦哲伦星云中编号为NGC411的三个特征突出的星团。通过精确测量和仔细分析这些星团中恒星的亮度和颜色,他们得到了可靠的结论。以星团NGC1783为例,其大部分的恒星年龄都在约14亿年左右,而新形成的两批恒星年龄分别约为4亿5000万年和8亿9000万年。

责任编辑:陈群(QT0001)