新突破!我国科技“群星”闪耀
新突破!我国科技“群星”闪耀
江门中微子实验中心探测器(2024年12月16日摄)。 新华社发
无容器材料实验柜的双波长激光系统。 据新华网
超大型耙吸挖泥船“浚广”轮。 据科技日报微信公众号
广西河池市巴马县“巴马香猪原产地保护基地”养殖的巴马香猪。据新华网
地下700米捕捉“幽灵粒子”
我国开启中微子研究新篇章
据新华社电 地下700米,广东江门的一处静谧山体深处,一个直径超35米的有机玻璃球正静静捕捉来自宇宙的“幽灵粒子”——中微子。8月26日,江门中微子实验(JUNO)正式运行取数。这座历时10余年建设的重大科学设施,将着手解决粒子物理学领域未来10年内的重大问题之一:中微子质量排序。
中微子是构成物质世界的基本粒子之一,也是宇宙中最古老、数量最多的粒子,从宇宙大爆炸起就弥散在宇宙中,无处不在却又“神出鬼没”,几乎不与任何物质发生反应,导致人们不仅看不到,就连探测也十分不易。
直到1956年,人类才首次在核反应堆捕捉到中微子的踪迹。从那时起,中微子就成为物理学研究的重要课题,但仍有诸多未解之谜。
中微子就像宇宙留给人类的一道谜题。早在2003年,我国便论证设计了第一代中微子实验装置——大亚湾中微子实验。
如今,江门中微子实验接过了接力棒。它不仅要解答中微子质量排序问题,还将以更高精度测量中微子振荡参数,并涉足超新星、地球中微子、太阳中微子等研究。
江门中微子实验的探测器核心是一个装载2万吨液体闪烁体的有机玻璃球,外壁镶嵌着数万只光电倍增管,一旦有中微子与之发生反应,就会发出微弱的光信号——这些信号将被放大、记录、分析,如同在深海中倾听宇宙的低语。
建设如此高精度的探测器,每一步都是挑战。江门中微子实验总工程师马骁妍介绍,项目团队在45天内完成6万多吨超纯水的灌注,将内外有机玻璃球的液位差控制到厘米量级,流量偏差不超过0.5%,有力保障了探测器主体结构的安全稳定。
“这是国际上首次运行这样一个超大规模和超高精度的中微子专用大科学装置,将使我们能够回答关于物质和宇宙本质的基本问题。”中国科学院院士、江门中微子实验首席科学家王贻芳说。
江门中微子实验由中国科学院高能物理研究所牵头,合作组包括来自17个国家和地区的约700名研究人员。从看不见摸不着的“幽灵粒子”,到一步步揭开神秘面纱,江门中微子实验是通向未知宇宙的一扇新窗口。
按计划,江门中微子实验设计使用寿命可达30年,后期可升级改造为无中微子双贝塔衰变实验,将探测中微子绝对质量,检验中微子是否为马约拉纳粒子,从而解决粒子物理、天体物理和宇宙学的前沿交叉热点难题。
把钨合金加热到超过3100℃
中国空间站“炼丹炉”刷新世界纪录
太上老君的炼丹炉不是神话,在距离地面大约400公里的中国空间站,一台现实版的“炼丹炉”成功把钨合金加热到超过3100℃,创造了新的世界纪录。
这台藏在中国空间站的“太空炼丹炉”,其实就是位于天和核心舱里面的无容器材料实验柜,上天4年来,它一直忙着“炼丹”,只不过炼的不是长生不老的丹药,而是能扛住火箭发动机烈焰的钨合金、铌合金等“耐热高手”,以及一些新型材料。
“太空炼丹炉”隐藏哪两大关键技术
现在,这台“太空炼丹炉”又成功把钨合金加热到3000多℃,都快接近太阳表面温度的一半了。这堪比神话的硬核本领,隐藏着两大关键技术的突破。
首先是让材料乖乖听话的“悬浮术”。在地面上,熔化的金属液体在重力影响下会变得十分调皮。它们要么会像糖浆一样粘在容器上,要么会被重力拽着“分家”,不同密度的金属会像油和水那样分层,根本无法形成质地均匀的合金。但到了太空微重力环境,液态金属瞬间变乖,表面张力把它们捏成圆滚滚的“仙丹”,实验柜再通过静电场产生的力,就能将金属稳稳托住,悬在半空。这时候它完全脱离容器接触,既不沾杂质,也不被干扰,真正实现了“无容器”。
其次是加热金属的“三昧真火”,其实是实验柜的双波长激光系统。半导体激光“强攻”金属表面,二氧化碳激光负责“渗透”加热内部,再配合300瓦的大功率输出,哪怕是钨合金这种熔点极高的“顽固分子”,也架不住两种激光联手,被烧化成液球。
“悬浮术”+“三昧真火”能捕捉到什么“硬核数据”
“悬浮术”与“三昧真火”的精妙配合,就能帮助科学家看清极端耐热材料在超高温下的“真面目”:比如钨合金熔化后怎么流动、冷却时怎么结晶,这些地面实验永远捕捉不到的“硬核数据”,正在为我国新型耐热材料的设计铺路。
未来,它们可能变成宇宙飞船的“铠甲”,能抵御穿越大气层时的熊熊烈焰;也可能化作火箭发动机的“心脏”,在极端高温下保持稳定运转。太空炉里每炼就一颗“金丹”,意味着人类驶向星辰大海的梦想更进了一步。
据新华网
亚洲最大,世界领先
两艘超大型耙吸挖泥船下水 未来可用于深海采矿等作业
8月26日,由我国自主设计研发建造的亚洲最大、世界领先的35000立方米舱容等级超大型耙吸挖泥船“通浚”轮和“浚广”轮在江苏启东成功下水。
两船设计长度198米,型宽38.5米,型深18米,最大挖深120米,最大舱容达35000立方米,泥舱容量亚洲第一。两艘挖泥船具体由中交疏浚负责统筹统建和概念设计,中交天航局、广航局投资并主导设计建造,中交疏浚技术装备国家工程研究中心负责设计建造总承包和智能疏浚系统开发,并联合中船集团第七〇八研究所具体承担船舶设计,上海振华重工集团建造,中交疏浚负责采购和研制船载装备。
作为新一代高端化、智能化、绿色化耙吸挖泥船,“通浚”轮和“浚广”轮具有智慧、高效、全能、环保四大特性,智能作业模式涵盖“挖-运-吹”全链条,具备“强破土、大挖深、远运距、长吹距”等优异性能,未来可广泛适用于港航疏浚、深远海取砂、吹填造陆、深海采矿、管沟开挖回填、碎石基床及深海管道铺设等施工作业场景。
两船建造期间,创新采用“数字化船坞+模块化建造”,建造效率提升约20%。两艘“疏浚利器”具备无限航区航行能力,可在八级风浪条件下作业,船舶耙头最大可伸至约120米深的海底吸挖泥沙。搭配自主研发的“一键疏浚”和“浚驾合一”智能疏浚控制系统,仅需1名船员便可完成所有航行和施工任务,真正实现疏浚作业全自动控制,智控系统达到国际领先水平。正常施工环境下,船舶可在90分钟内将泥舱全部填满,装载效率世界领先。
未来两船投产后,将进一步优化国产疏浚船舶装备结构,加快提升中国疏浚船队的系列化、专业化与国际化水平,助推中国从疏浚大国走向疏浚强国。
据科技日报微信公众号
世界首例,中国突破
基因编辑猪肺成功移植到脑死亡人体
据新华社电 中国研究团队8月25日在英国学术期刊《自然-医学》在线发表论文,报告世界首个将基因编辑猪肺成功移植到脑死亡人体内的案例。该成果有望帮助缓解肺移植供体短缺的难题,被国际专家誉为相关领域的“一个里程碑”。
广州医科大学附属第一医院教授何建行率领的研究团队,将一只经过基因编辑的巴马香猪左肺移植到一名脑死亡者体内,模拟临床常见的单肺移植手术。该供体猪经过6处基因编辑,以降低其器官移植到人体后的免疫风险。手术后,呼吸、血液、影像等监测数据显示,移植肺维持通气与气体交换功能长达9天,其间未发生超急性排异反应,同步病原学监测也未发现活跃感染迹象。
“目前全球器官移植需求日益增大,异种器官移植被认为有望解决供体短缺的困境。”何建行对新华社记者介绍,“这项成果标志着异种肺移植领域迈出关键一步。”
他表示,接下来将进一步优化基因编辑策略与抗排异治疗方案,延长移植器官存活及功能维持时间,并将团队自主研发的无管技术应用于异种肺移植试验中,以减少机械通气对供体肺的损伤,推动异种肺移植向临床应用转化。
研究团队介绍,这项研究方案严格遵循国家有关法律法规和伦理准则,先后通过医院伦理委员会等机构的审查与监督。受试者有重型颅脑损伤,经多次独立评估确认已脑死亡。其家属出于支持医学进步的愿望,同意无偿参与研究。研究在第9天时应家属要求结束。
将动物器官移植给人类的异种器官移植是当今全球医学研究的前沿领域,国际专家高度评价本次研究成果。西班牙国家移植组织主任比阿特丽斯·多明格斯-希尔表示:“此前的异种器官移植试验限于肾脏、心脏和肝脏。与它们相比,异种肺移植面临更大的挑战。因为肺的生理平衡微妙,它接受大量血流,并且持续暴露在外界空气中,所以特别容易受损。”她说,中国团队的成果是相关研究领域的“一个里程碑”。
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