火星水历史的探索：从季节性循环到长期演化 学术背景 火星作为太阳系中最接近地球的行星之一，长期以来一直是科学家们关注的焦点。尤其是火星上水的存在与演化历史，直接关系到火星是否曾经具备支持生命的条件。理解火星水的历史不仅有助于揭示其地质和气候的演变，还为探索火星上是否存在过生命提供了重要线索。然而，尽管已有大量研究，火星水的历史仍然存在许多不确定性。本文旨在通过分析火星水的季节性循环、长期演化以及水流失到太空的过程，探讨火星水的历史及其对火星宜居性的影响。 论文来源 本文由Bruce M. Jakosky撰写，发表于PNAS（Proceedings of the National Academy of Sciences）2024年第121卷第52期。Bruce M. Jakosky来自Univ...

基于热力学图谱的相变与临界指数推断研究 学术背景 相变（phase transitions）是自然界中普遍存在的现象，从水的沸腾到磁性材料的铁磁-顺磁转变，再到生物大分子（如蛋白质和核酸）的构象转变，相变在多个科学领域中扮演着重要角色。然而，准确量化相变及其温度依赖性特征仍然是一个极具挑战性的问题，尤其是在数据稀疏或复杂的情况下。传统的统计力学方法虽然提供了研究相变的理论框架，但在实际应用中，由于相变区域的采样困难，计算相变特征（如临界温度、热容和临界指数）往往需要大量的计算资源。 为了解决这一问题，Lukas Herron、Kinjal Mondal、John S. Schneekloth Jr. 和 Pratyush Tiwary 等研究人员提出了一种名为“热力学图谱”（Thermody...

MINFLUX 纳米显微镜在生物组织中的应用：突破荧光显微镜的分辨率限制 学术背景 荧光显微镜在生物学研究中扮演着至关重要的角色，但其分辨率受到衍射极限的限制，通常只能达到约200纳米。近年来，超分辨率显微镜（super-resolution microscopy, SR）技术的发展突破了这一限制，使得研究人员能够在纳米尺度上观察生物分子的分布。然而，在复杂的生物组织中，尤其是较厚的样本中，光学像差、光的吸收和散射等问题严重影响了超分辨率显微镜的性能。为了在生理相关的环境中实现纳米级分辨率的蛋白质分布可视化，研究人员一直在探索新的成像技术。 MINFLUX（minimal photon fluxes）纳米显微镜是一种新兴的光学成像技术，它结合了坐标靶向和坐标随机超分辨率显微镜的优点，能够在极...

铁电向列液晶中由双半整数表面缺陷组成的π畴壁研究 学术背景 铁电材料中的π畴壁（π domain walls）是分隔不同极化区域的界面，其结构不仅在基础研究中具有重要意义，还在许多实际应用中具有重要价值。铁电向列液晶（ferroelectric nematic liquid crystals）是一种具有微观取向有序和宏观自发极化的极性流体。与传统的铁电晶体不同，铁电向列液晶具有连续的平移对称性，表现出低驱动电场、高光学非线性响应、极性拓扑结构等独特性质。这些特性不仅具有科学意义，还在非线性光学和光电应用中具有潜在价值。 尽管对固体铁电材料中的π畴壁已有深入研究，但其在流体中的结构仍不完全清楚。特别是，π畴壁在铁电向列液晶中的内部结构及其动力学行为尚未得到充分解释。本研究旨在揭示铁电向列液晶中...

月球水起源的三氧同位素研究揭示其本土与彗星来源 月球上水的起源一直是行星科学中的一个关键问题，尤其是在人类计划建立月球基地的背景下，水资源的来源和利用变得尤为重要。月球水的可能来源包括月球自身的原生水、太阳风产生的水以及通过陨石和彗星输送的水。然而，由于月球水含量极低，传统的分析方法难以精确测量其同位素组成，从而限制了对其来源的理解。为了进一步揭示月球水的起源，研究人员开发了一种高精度的分析技术，能够对极少量样品进行三氧同位素（triple oxygen isotopes）测量，从而区分不同来源的水。 论文来源 这篇研究论文由Maxwell M. Thiemens、Morgan H. Nunn Martinez和Mark H. Thiemens共同撰写，分别来自英国爱丁堡大学、美国加州大学圣...

地球与月球氧同位素一致性的研究及其对月球形成和挥发物来源的启示 学术背景 地球与月球岩石的氧同位素相似性一直是地球化学和宇宙化学中的一个重要谜题。这一现象与现有的月球形成模型相矛盾，尤其是关于月球形成的“大碰撞理论”。根据该理论，月球形成于约45亿年前，地球与一个名为Theia的火星大小天体之间的碰撞。然而，地球与月球岩石的氧同位素相似性表明，Theia与原始地球的氧同位素组成可能非常接近，或者碰撞后发生了强烈的物质混合。此外，这一发现还对地球和月球上水的来源提出了新的见解，表明水可能并非通过后期的“晚期增生物质”（late veneer）到达地球和月球。 为了进一步探讨这一问题，研究人员对月球和地球岩石的氧同位素进行了精确测量，并结合已有的月球形成模型，提出了新的解释。该研究不仅有助于理解...

月球极地挥发物的探索、采样与解释 学术背景 月球极地的永久阴影区（Permanently Shadowed Regions, PSRs）以及其他表面挥发物沉积是未来人类重返月球的重要采样目标。这些挥发物不仅具有极高的科学价值，还可能改变人类在月球上持续活动的策略。然而，采样这些极低温的沉积物、将其带回地球并解释其挥发物记录，是Artemis计划面临的重大挑战。月球极地的挥发物可能包含多种物种，其稳定同位素特征可以揭示它们的来源和形成过程。例如，氢同位素（δD）可以用来识别独特的轻太阳风成分。由于这些挥发物沉积的温度极低，采样、保存、管理和分析这些样品的难度远高于其他样本返回任务。在低温条件下收集和保存样品可以显著提高科学产出，但这也对技术提出了更高的要求，并增加了运输过程中的风险。 论文来源...

# 基于未配准表面空间的弹性形状分析研究综述 ## 背景介绍 三维表面分析近年来已成为计算机视觉领域的热点研究方向之一。这种需求的兴起主要源于高精度3D扫描设备的普及，它使得人类健康分析、面部动画、计算机图形学、合成人体数据生成以及计算解剖学等领域获得了丰富的研究和应用数据。然而，传统的表面形状分析方法通常依赖一致的网格结构和点对应关系，这在实际应用中难以实现，因为真实数据通常缺乏一致的采样和拓扑结构。为了解决这些挑战，研究者们提出了基于黎曼几何的弹性形状分析方法（Elastic Shape Analysis, ESA），该方法通过定义形状空间上的弹性度量来比较表面形状。 这篇发表于 **International Journal of Computer Vision** 的论文《Basis...

控制随机激光器的谱持久性 研究背景 随机激光器（Random Lasers，以下简称RLs）自1960年代被Letokhov理论提出以来，逐渐成为一个受到广泛关注的研究领域。RLs的一大特点是不需要精密制造的光学腔，这使得其在加工和扩展方面具有显著优势。这类激光器由于其固有的多模特性和低空间相干性，在全视场无干涉成像等应用中展现出独特的优势。例如，RLs在光散射介质中通过受激发射产生相干光，具有非线性响应和独特的谱波动行为，这些特点使其在传感和成像领域有潜在的应用。此外，RLs还展示出在复杂网络中作为非线性元件的潜力，是光神经网络的理想组件。 然而，RLs由于其结构的无序特性，在实际应用中面临着谱波动和重复性差等问题。尤其是在某些需要高重复性的应用中，例如神经网络的同步化中，谱波动显著影响了...

专题报道：Pound–Drever–Hall 前馈技术：超越反馈的激光相位噪声抑制 作者: Yu-Xin Chao, Zhen-Xing Hua, Xin-Hui Liang, Zong-Pei Yue, Li You, Meng Khoon Tey 机构: State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Tsinghua University, Beijing, China 期刊: Optica 发表日期: 2024年7月9日 DOI链接: 点击这里 一、研究背景 在过去的几十年中，频率锁定到超稳光学参考腔的窄线宽激光器的出现，开创了引力波探测、光学钟、超低噪声光子微波生成、高保...