韦伯望远镜观测宇宙起源（科学发布年度十大科学突破）

韦伯望远镜观测宇宙起源（科学发布年度十大科学突破）12月8日，发表于预印本arxiv的一项研究，通过韦伯空间望远镜（JWST）确定了迄今为止发现的最遥远星系，它形成于大爆炸后约3.25亿年。来源：arxiv大脑皮层中的神经元受到来自丘脑的信号刺激，从而产生动作电位，然后传递到大脑的其他部分。为了使其正常工作，神经细胞必须适应兴奋信号的强度。研究人员发现一种名为SLK的特殊酶在这个过程中发挥了作用。它使神经细胞能够单独校准自己的兴奋性。SLK决定了中间神经元调节这个控制器的程度，即它们的抑制作用有多强。中间神经元向兴奋的神经细胞发送抑制性动作电位。在某种程度上，它们转动了降低灵敏度的“旋钮”。https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)01640-0韦伯空间望远镜发现迄今最遥远的星系

来源：科技日报、环球科学、科研圈、高分子科技等

神经元调节反应敏感度机制被发现

来源：Cell Reports

近日，发表于《细胞报告》（Cell Reports）的一项研究，揭示了大脑中的神经元调整反应敏感度的机制。

大脑皮层中的神经元受到来自丘脑的信号刺激，从而产生动作电位，然后传递到大脑的其他部分。为了使其正常工作，神经细胞必须适应兴奋信号的强度。研究人员发现一种名为SLK的特殊酶在这个过程中发挥了作用。它使神经细胞能够单独校准自己的兴奋性。SLK决定了中间神经元调节这个控制器的程度，即它们的抑制作用有多强。中间神经元向兴奋的神经细胞发送抑制性动作电位。在某种程度上，它们转动了降低灵敏度的“旋钮”。

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)01640-0

韦伯空间望远镜发现迄今最遥远的星系

来源：arxiv

12月8日，发表于预印本arxiv的一项研究，通过韦伯空间望远镜（JWST）确定了迄今为止发现的最遥远星系，它形成于大爆炸后约3.25亿年。

研究人员通过JWST（包括一个高级光谱仪）观测了3天（共28个小时），覆盖了250个暗星系，最终确认了4个极其遥远的星系的红移：范围从约10.4到13.2，而之前观测到的最高红移记录约为11。这意味着它们形成于大爆炸后的3.25亿至4.5亿年。红移是由多普勒效应造成的，所以星系红移越大，就表示它正在以更高的速度远离我们。未来，他们计划在2023年进行另一组观测，预计将确认更多遥远的星系。

https://arxiv.org/abs/2212.04480

间歇剧烈体能活动或降低死亡风险

来源：Nature Medicine

12月8日，发表于《自然·医学》（Nature Medicine）的一项研究显示，在日常生活中，持续一两分钟、短促、剧烈的体能活动，与死亡风险大量下降有关。

研究人员分析了25241名参与者的可穿戴加速计数据，均报告自己没有参加闲暇时的体力锻炼，平均年龄61.8岁。他们发现，参与日常间歇性剧烈体能活动（VILPA，每次一阵活动不超过1或2分钟）的人，和那些没有VILPA的人相比，其全因死亡、癌症相关和心血管疾病相关死亡有极大下降。研究显示，每天有3次持续1至2分钟的VILPA，与全因及癌症死亡风险下降38%~40%有关，与心血管疾病死亡风险下降48%~49%有关。

https://www.nature.com/articles/s41591-022-02100-x

恐龙尾巴并不能制造超音爆

来源：Scientific Reports

12月8日，发表于《科学报告》（Scientific Reports）的一项研究显示，恐龙尾巴并不能制造超音爆。

研究人员用一个基于5个化石梁龙标本的模型，模拟了梁龙尾部运动，并测试了他们的模型尾巴是否能够承受足以产生超音爆的高速带来的压力。他们发现，细的鞭状尾在340米每秒的最大速度下无法不破碎。研究人员随后测试了三种一米长的假设结构，加在模型尾巴的末端，看是否使之能以音速移动而不至破裂。但没有一种结构能够承受340米每秒的速度下的压力而不令尾部破碎。这些发现共同表明，梁龙的尾巴可能无法达到制造出小型超音爆的速度。

https://www.nature.com/articles/s41598-022-21633-2

超轻太阳能电池可将任何表明变为电源

来源：Small Methods

12月9日，发表于《小方法》（Small Methods）的一项研究，开发出一款超轻太阳能电池，可快速方便地将任何表面变为电源。

研究人员用槽模涂布机将电子传输层、光活性层等的材料涂覆在载体基材上，组合成仅厚15微米的有机光伏电池。接着，他们将超薄的光伏电池转移并压到轻巧、高强度的复合纤维织物“大力马”（Dyneema）上，使之不易被撕裂，并易于安装到其他表面上。测试结果显示，新开发的光伏电池功率可达每千克370瓦，比传统光伏电池高18倍，具有极大的应用潜力。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202200940

新型光学逻辑门比现有技术快100万倍

来源：Science Advances

12月9日，发表于《科学进展》（Science Advances）的一项研究，开发出了一种新型光学手性逻辑门，它比现有技术快约100万倍，具有独特的并行运算潜力。

研究人员使用了二氧化硅块和单层二硫化钼构造逻辑门，这种晶体材料对圆偏振光手性敏感，因此使用圆偏振光作为输入信号，使得输出光束取决于输入光束的手性。由于这种手性过程仅来源于晶体的几何对称性，因此它也适用于其他具有三重旋转对称性的晶体。同时，由于该过程与光的波长无关，因此它不也受带宽约束。甚至还可以结合不同的光学过程，在同一个器件里实现多逻辑门并行运算。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq824

研究提出三维碳材料制备新路线

来源：Advanced Materials

12月12日，发表于《先进材料》（Advanced Materials）的一项研究，通过对碳前体的分子结构设计，并利用激光刻蚀成功实现了从液态前驱体直接转化为三维石墨烯材料。

研究制备得到的三维石墨烯材料的功能组分具有高度的可控性。得益于液体的良好的兼容性，功能性的有机或无机的填料可以直接混入液态前驱体中，并在激光的辐照下原位形成石墨烯基复合材料，实现包括杂原子掺杂，金属纳米粒子掺杂，金属氧化物纳米粒子掺杂以及其他功能性组分的掺杂等。目前广泛应用的石墨烯宏观结构都可以通过这条新液态路线直接一步制备。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202209545

穿越万里的反原子核或可用于寻找暗物质

来源：Nature Physics

12月12日，发表于《自然·物理学》（Nature Physics）的一项研究提出，轻反原子核或能在银河系中穿越很长的距离，有潜力用于寻找暗物质。

为探索反原子核与物质的相互作用，欧洲核子研究中心的ALICE合作组分析了氦-3原子核的反粒子。研究人员利用大型强子对撞机（LHC）的粒子对撞产生反氦-3原子核，再让这些反原子核与ALICE探测器中的物质相互作用，让它们消失。通过研究，工作团队确定了反氦-3原子核的消失概率，以及这种概率在这些反原子核穿越银河系过程中所产生的影响。结果表明，反氦-3原子核能穿越很长的距离，很适合用来搜索暗物质湮灭。

https://www.nature.com/articles/s41567-022-01804-8

“毅力号”获取火星尘卷风的声音记录

来源：Nature Communications

12月13日，发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的一项研究，用“毅力号”火星车搭载的SuperCam麦克风记录到了尘卷风的声音，而这场尘卷风直接经过了火星车。

研究人员结合声音记录和多传感器数据，并通过建模分析，描述了这场火星尘卷风的特征——尘卷风约25米宽（近10倍于火星车），至少118米高。这些发现或可改善我们对火星表面变化、尘暴和气候多样性的认识，也可能会影响太空探索。未来，随着“毅力号”任务的继续，更多麦克风记录或能提供更丰富的信息，从而可以对不同地理位置不同涡旋进行比较研究。

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35100-z

美国实现可控核聚变“点火”

来源：LLNA官网

12月13日，美国能源部宣布，美国加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的国家点火装置（NIF）首次实现了可控核聚变“点火”——核聚变反应产生的能量超过输入的能量。

NIF使用惯性约束方法研究核聚变，该装置用192束高能激光轰击核聚变材料，利用激光产生的高温高压实现核聚变。研究团队将2.05兆焦的激光聚焦到核聚变材料上，产生了3.15兆焦的能量，能量增益首次大于1，达到了“点火”标准。相关人员表示，尽管该实验产生的能量比激光器输入的能量高，但与激光器工作所需能量（约322兆焦）相比仍低很多，这也意味着距离其真正目标还有距离。

https://www.llnl.gov/news/national-ignition-facility-achieves-fusion-ignition

《科学》杂志发布年度十大科学突破，韦伯空间望远镜当选年度突破之首

JWST捕捉到一颗恒星的诞生，图片已经过重新上色。（图片来源：NASA; ESA; CSA; STSCI; JOSEPH DEPASQUALE ALYSSA PAGAN AND ANTON M. KOEKEMOER/STSCI）

12月15日，《科学》杂志发布年度十大科学突破，将詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的飞行评选为2022年年度科学突破之首，以纪念在经历了长达20年的开发、100亿美元的高昂投入和150万公里的太空艰险旅行之后，JWST终于张开了它的红外黄金之眼。2022年6月进入工作状态后，JWST很快找到数千个新的星系，且比此前记录的任何星系都更加遥远、古老。此外，JWST还收集由各类天体发出的大量光线，从而揭示这些天体的组成及在宇宙中的运动轨迹。

此外入围年度十大科学突破的研究还包括：惊人的巨型细菌、更易于耕种的多年生稻、黑死病如何改变欧洲人基因的新见解、200 万年前环境 DNA 重现古老生态系统、RSV 疫苗取得突破进展、人类首次行星防御实验成功、美国通过具有里程碑意义的气候法（《降低通胀法案》）、创造性人工智能的快速发展、发现可能导致多发性硬化的爱泼斯坦-巴尔病毒（EB 病毒）。

https://www.science.org/content/article/breakthrough-2022