2008年度中国基础研究十大新闻

2021年7月3日23:00:36来源:中国科学院院刊2008年度中国基础研究十大新闻已关闭评论318 views 4916字阅读16分23秒

1. 神舟七号成功发射并完成各项既定任务

2008年9月25日21时10分,搭载翟志刚、刘伯明和景海鹏3名航天员的神舟七号飞船由长征二号F型火箭搭载在甘肃酒泉成功发射。27日16时34分—17点,翟志刚完成了我国在太空的首次出舱活动,并取回舱外实验样品。27日19时24分,神舟飞船成功释放伴飞小卫星。28日17时37分,神舟七号顺利着陆,3位宇航员自主出舱,神舟七号载人飞行任务圆满完成。此次神舟七号圆满完成4大科学试验,创下了中国航天领域的4个第一:第一次实现航天员在太空出舱活动;第一次放飞小卫星,实现一个航天器围绕另一个航天器飞行;第一次进行舱外空间材料研究;第一次使用中继试验卫星——天链一号进行了航天测控。

2. 中国首幅全月球影像图公布

自2007年11月20日我国第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”获取第一幅月面图像开始,到2008年7月1日嫦娥一号卫星成功完成全月球图像数据的获取工作,7月20日地面应用系统制作完成了包括月球南北两极的我国第一幅全月球影像图,并于11月12日正式公布。该全月球影像图是世界上已公布的月球影像图中最完整的一幅影像,与美国公布的Clementine影像数据相比,我国的月球影像图几何配准精度较高,数据的完整性与一致性、图像色调的处理与拼接质量等方面都明显优于美国同类影像图。此外,嫦娥一号还获取了321万个月面的激光测高数据,基于这些数据可以获取全月球地形模型。全月球影像图的发布,标志着绕月探测工程圆满完成科学探测任务。同时,月面影像图和全月地形图为进一步研究月球的地形地貌构造、内部结构和演化提供了重要信息,也为选择将来的登月着陆点、建立月球基地等提供了科学依据。

3. 铁基高温超导研究取得系列重要进展

    自2008年2月日本科学家细野秀雄与合作者首次报道超导转变温度为26K的新型超导材料——氟掺杂镧氧铁砷化合物(LaFeAsO1-xFx)以来,中国多个研究小组针对这类新的超导材料相继取得系列重要进展。3月25、26日,中国科学技术大学陈仙辉研究组和中科院物理所王楠林研究组先后报道了转变温度为43K的SmFeAsO1-xFx和41K的CeO1-xFxFeAs。此后,中科院物理所赵忠贤研究组3月29日报道他们得到的氟掺杂镨氧铁砷化合物的超导转变温度可达52K,接着该小组又将超导转变温度进一步提升至55K,这是目前铁基超导材料的最高转变温度。另外,中科院物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷(LaOFeAs)材料中用二价金属锶(Sr)部分替换三价镧,成功将空穴载流子引入系统,发现该系统(La1-xSrxOFeAs)在25K温度具有超导电性,这是国际上首个报道的空穴掺杂型铁基超导材料。同时,中国科学家对铁基超导材料的超导机理开展了研究,取得系列为同行认可的重要进展,如:中科院物理所方忠研究组和王楠林研究组合作,通过理论和实验研究提出,LaOFaAs母体具有自旋密度波不稳定性,超导和自旋密度波不稳定性存在相互竞争,并预言了自旋密度波状态下的条纹反铁磁序磁结构,该预言得到中子衍射实验的证实;中科院物理研究所丁洪等与日本和美国合作者,利用高分辨角分辨光电子能谱仪发现Ba0.6K0.4Fe2As2(超导转变温度为37 K)材料具有两个不同值的超导能隙,在其各自的费米面附近无节点且几乎各项同性,他们进而提出了铁基超导材料中强超导能隙的形成机制以及自旋密度波在强超导能隙形成中的作用。上述研究进展已发表在NatureEurophysics Letters等期刊上,在国际上引起了巨大反响,国际著名学术期刊《科学》和《今日物理》分别于2008年4月25日和5月2日进行了述评和追踪。

4. 大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)落成

完全由我国自主研制的新型大视场望远镜——大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)于2008年10月16日在国家天文台兴隆观测基地落成。LAMOST突破了光学望远镜大视场不能同时兼备大口径的瓶颈,使我国主动光学技术处于国际领先地位。它采用的并行可控式光纤定位技术可同时精确定位4000个观测目标,是一项国际领先的技术创新。该望远镜在调试过程中单次观测可同时获得3000多条天体光谱,已成为我国最大的光学望远镜、世界上口径最大的大视场望远镜,也是世界上光谱获取率最高的望远镜。目前,LAMOST已于2008年12月19日通过工艺鉴定验收专家组进行的验收。

5. 亚洲人二倍体基因组测序完成

    深圳华大基因研究院及多个合作单位共同完成了第一个亚洲人(炎黄一号)的二倍体基因组测序。研究集体使用了新一代高通量、低成本的Solexa测序技术,测序数据的覆盖深度达到基因组的36倍。研究人员使用自主开发的软件(SOAP),将这些短的序列定位到公共数据库NCBI白种人的基因组序列上,达到了99.97%的覆盖度,并采用了基于序列比对的组装方法,构建了亚洲人基因组序列的完成图,其中高质量区比例达到92%。研究人员在这一区域内共检出了约300万个单核苷酸多态性位点(SNP),其中约13.6%是现有dbSNP数据库中不存在的。通过基因分型、PCR、Sanger测序等实验验证,证实SNP鉴定的准确性和一致性达99.98%,进一步表明序列组装的高度可靠性。研究人员基于人类单体型计划(HapMap)东亚人群单倍体型的结果对炎黄一号基因组中的杂合子进行单倍体型分离,比较了炎黄一号基因组序列和两个已知的白种人个人基因组序列(DNA之父Watson和DNA测序先锋Venter)的差异,识别了基因组结构变异并分析了这些序列差异的潜在生物学意义。该项研究证明了新一代测序技术在个体基因组研究上的潜在应用价值。相关研究论文以封面文章形式已发表在2008年11月6日《自然》(Nature, 456:60—65)杂志上。

6. 过去224000年千年和轨道尺度东亚季风变化

已有的研究表明,中国高分辨率洞穴石笋记录对了解亚洲季风气候驱动机制有巨大潜力。但由于缺乏最近两个冰期/间冰期旋回完整的高精度测年记录,特别是缺失了关于轨道尺度和千年尺度事件变化规律的关键部分,很难完整地理解季风成因机制。南京师范大学汪永进与合作者对采集于湖北神农架洞穴内的石笋进行了精确同位素测试,建立了高精度U/Th年龄控制的22.4万年来高分辨率洞穴石笋同位素气候序列。结果表明亚洲夏季风强度变化具有强烈的岁差旋回特征(2.3 万年周期),在误差范围内与北半球65°N处 7 月21 日太阳辐射曲线在强度和时间上基本一致,支持了季风变化直接响应于太阳辐射的假说。同时他们研究发现,叠加在最后两个冰期旋回中的千年尺度气候振荡频率具有相似性,与全球冰盖消长密切相关,证实了相关数值模拟结果。基于洞穴石笋记录的亚洲季风千年尺度事件定年准确,可以作为全球对比的标准。相关研究论文发表在2008年2月28日《自然》(Nature, 451:1090—1093)杂志上。

7. 兰州重离子加速器冷却储存环建成投入运行

    兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)国家重大科学工程于2000年4月由原国家发展计划委员会批准开工建设,总投资2.935亿元;2005年9月开始试运行,2008年7月30日通过国家验收。验收意见指出,该工程全面优质完成了建设任务,使我国第一台大型重离子冷却储存环达到了国际先进水平,为开展重离子物理及交叉学科研究创造了先进的实验条件。HIRFL-CSR由中科院近代物理研究所负责设计建造,是我国规模最大、能量最高、实现全离子加速的重离子同步加速器,也是国际上继德国GSI之后,采取不同技术路线建造的新一代大型重离子冷却储存环系统。该工程由主环、实验环、放射性束分离器、实验探测装置等主要部分组成。HIRFL-CSR采用独特的级联回旋加双冷却储存环的技术路线,创造性地实现了变谐波同步加速;研制成功“空心”电子束冷却装置、10-12 毫巴大型超高真空系统以及纳秒量级大功率电源等高难度系统。投入运行后,利用产生的放射性束完成了首批10-6量级的高精度核质量测量。

8. 流感病毒聚合酶PA亚基与PB1多肽复合体的精细三维结构

    流感病毒基因组含有8个RNA片段,已知可以编码11种蛋白质。其中,由PA、PB1和PB2这3个亚基组成的聚合酶复合体是负责病毒基因组RNA复制以及病毒mRNA转录的关键组分,同时由于其高度保守性和低突变率而成为抗流感病毒药物设计的重要靶点。多年来的研究认为,PB1是病毒RNA聚合酶的催化亚基,负责病毒RNA的复制以及转录;PB2通过一种称为“Snatch”的方式夺取宿主mRNA的CAP帽子结构负责病毒mRNA转录;而PA亚基不但参与病毒复制过程,而且还参与病毒RNA转录、内切核酸酶活性以及病毒粒子组装等多种病毒活动过程,因而在整个聚合酶复合体的研究中显得格外重要,但其参与这些活性的分子机制却一直不清楚。2008年8月28日的《自然》 (Nature, 454:1123—1126) 杂志发表了由中科院生物物理研究所刘迎芳研究组和南开大学-清华大学-生物物理研究所联合实验室饶子和研究组合作完成的禽流感病毒 H5N1毒株RNA聚合酶复合体PA亚基的羧基端(PAC)与PB1氨基端短肽(PB1N)复合体的2.9Å晶体结构。该结构清晰显示了PA与PB1多肽相互作用模式。他们研究发现该作用位点的氨基酸残基在流感病毒中高度保守,并揭示了PA分子可能的功能机制,这为进一步开展流感病毒聚合酶功能机制研究提供了结构生物学基础,并为开展广谱抗流感(包括人流感和禽流感)药物设计工作提供了一个理想的靶蛋白模型,对进一步的理论研究以及药物开发工作都具有深远的影响。

9. Ghd7自然变异是调控水稻抽穗期和产量潜力的重要因素

产量潜力、株高和抽穗期是决定农作物产量的3类主要性状。华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室张启发研究组从高产水稻中分离出一个数量性状位点(QTL)——Ghd7Ghd7编码了一个含CCT结构域蛋白,它可对水稻的一系列性状产生重要影响,包括单穗粒数、株高和抽穗期。在长日照条件下,珍汕97背景下的Ghd7表达增强,比短日条件下延迟抽穗期21.2天,增加株高33.3cm并使每穗颖花数增加86粒。另一方面,Ghd7功能降低的自然变异可使水稻能在温和及较冷地区种植。上述结果表明,Ghd7在水稻产量和适应性方面具有至关重要的作用。相关研究论文发表在2008年6月《自然遗传学》(Nature Genetics, 40:761—767)杂志上。

 10. 发现暗物质湮灭的一个可能的证据

已有的观测结果和理论研究推测,宇宙中存在大量暗物质,但暗物质究竟是什么至今还不清楚,暗物质探测成为目前科学界最大的研究热点之一。中科院紫金山天文台常进(在此项研究中,中科院紫金山天文台的贡献是提出了此项观测的科学构想、与德国马普学会太阳系研究所研发了高能电子探测技术、领导了对高能电子观测数据的分析以及与Louisiana州立大学撰写了论文)与美国、德国、俄罗斯有关单位的科研人员合作,利用美国南极长周期气球项目(ATIC)观测高能电子,发现电子能谱在300—800GeV能量区间与理论结果相比存在一个很强的“超”,分析表明该“超”可能是暗物质粒子湮灭的产物。观测结果与暗物质理论预言的Kaluza-Klein 粒子模型(粒子质量620 GeV)吻合得很好,同时该结果也与PAMELA(欧洲与俄罗斯联合研制的一个磁谱仪探测器) 在10—100GeV能量区间观测到的 “正电子超”吻合得很好。如果该观测结果得到证实,将是人类第一次发现暗物质粒子湮灭的证据。相关研究论文发表在2008年11月20日《自然》(Nature, 456:362—365)杂志上。该项成果发表后受到了科学界的广泛重视,Nature邀请专家专门进行了评述,Science也专文进行了报道。该成果被美国物理学会评为2008年物理学十大进展,同时也被欧洲物理学会评为2008年11月物理学重大进展。

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