原子在特定波长的激光作用下，会导致特定的光频跃迁的两能级具有相同的偶极极化率，使光诱导频移为零，此波长称为魔幻波长。魔幻波长使得独立操控内部超精细自旋和外部原子的质心运动成为现实，在量子态操控以及精密光谱研究方面具有广泛的应用，特别是，基于魔幻波长而发展的中性原子光晶格钟已成为原子光钟的发展方向之一。魔幻波长是否存在于离子体系？在离子体系中是否可以对魔幻波长进行高精度测量并实现新的可能应用？
此前，武汉物数所原子分子外场理论组计算并获得了在钙离子体系中对光频跃迁相关的魔幻波长的理论值( Phys. Rev. A 87, 042517 (2013))。近日，囚禁离子物理研究组基于建立的单个囚禁冷却钙离子光频标平台，通过精密测量在特定波长激光下40Ca+离子光频跃迁的光频移，得到了在40Ca+离子体系中光频跃迁魔幻波长的实验值，测量精度达到2ppm。实验和理论结果相符合。基于实验获得的魔幻波长，得到了40Ca+离子4S1/2-4P1/2和4S1/2-4P3/2跃迁的振子强度比，为原子精细结构的研究提供了实验依据。该研究结果为提高精密测量光谱的精度提供新的思路，也为未来可能进行的基于全光囚禁的离子光频标研究奠定了基础。同时基于理论和实验结合，囚禁离子物理研究组还精确测量了钙离子3D5/2态寿命(Phys. Rev. A 91, 022511 (2015))。
该研究得到了科技部973项目（2005CB724500和2012CB821300）、国家自然科学基金委（11474318，91336211和11034009）和中国科学院的资助。
大质量恒星演化到晚期，核心能源消耗殆尽，此时，恒星将发生塌缩并引起超新星爆炸。超新星爆炸之后，抛出的物质向外膨胀与星际介质相互作用，形成了延展状的所谓“超新星遗迹”。超新星遗迹是最可能加速星系中宇宙射线的候选体。在十亿电子伏这个能量量级上，费米伽马射线空间望远镜过去5年内已发现了多个超新星遗迹。通过对这些超新星遗迹的研究，天文学家发现，一些中年的超新星遗迹比年轻的更亮。那不同年龄的超新星遗迹的伽马射线辐射来源相同吗？
对于中年的超新星遗迹(指超新星爆炸后2000年以上)，宇宙线强子的π介子衰变很可能贡献了其伽马射线辐射，这是所谓的强子作用模型。与强子作用模型相对的是轻子作用模型。后者要求，高能辐射要么来自高速运动的电子突然减速产生的能量，要么来自于高速运动的电子散射低能光子的产物——高能光子。总之，轻子作用模型要求的过程需要高速运动电子的参与，通常所要求的能量远大于一个超新星爆发所能释放的典型动能。也正是这种矛盾，使得科学家们不倾向用轻子作用模型来解释中年超新星遗迹较强的伽马射线辐射。
对于年轻的超新星遗迹，天文学家根据观测，也发现对于数个超新星遗迹由于其伽马射线辐射的来源位置正好落在了遗迹与附近分子云相互作用的区域，从而支持用强子作用模型来解释伽马射线辐射的来源。少数几个强子作用观测实例中的两个，年轻的RCW 103和中年的Kesteven 27都是由上海天文台王仲翔研究员领衔的研究团组发现的。这两个超新星遗迹伽玛射线辐射的发现工作已经分别发表在2014年2月份和2015年5月份的天文国际期刊《天体物理学杂志》。
超新星遗迹Kesteven是如何发现的？多波段共同验证
以超新星遗迹Kesteven 27为例来简要说明下它的发现过程。Kesteven 27属于中年遗迹，超新星爆炸之后有8000年之久。在射电波段，它的尺寸大小大概是21角分，与满月时月亮大小相差不多。东南角区域，超新星遗迹与临近的分子云相互作用，物质密度增强，带来的最直接观测现象是——产生的射电辐射强度达到最大值。不同的X射线望远镜也记录下它的X射线辐射。不同于其它的超新星遗迹，最强的X射线辐射区域不是位于中心，而是在中心区域的右侧。X射线辐射的最强区域刚好与射电辐射的形态相一致，同样预示了密度的增强，预示了与分子云的相互作用。
那在伽马射线波段的情况呢？依然要寻求费米伽马射线空间望远镜的帮助。费米伽马射线空间望远镜上安装了一个重要的仪器，称作大面积望远镜（英文缩写成LAT），主要目的是进行全天伽马射线拍照。工作于2000万电子伏与3000亿电子伏之间，它每3小时对全天进行了一次连续拍照。
图：以源Kesteven 27的赤经、赤纬为中心的5度乘以5度区域。横坐标对应的是赤经，纵坐标对应了赤纬。图中的颜色反映了在对应位置处存在伽马射线源的可能性，从黑到白，表示该位置处存在伽玛射线源的可能性越大。由于该区域之外与之内都存在其它源发出的辐射，所以需要扣除掉。左图扣除了该区域之外的其他源的影响；右图在左图的基础上再扣除了区域内的4个源的影响，这4个源的中心位置分别用绿十字标记出来。可以看出Kesteven 27的伽马射线辐射区域（黑色虚线圆标记出了拟合的最佳中心所在的2倍标准差范围）与Kesteven 27的射电幅度最强的区域（黑色等值线左侧部分，对应的即是超新星遗迹与附近分子云相互作用的地方）吻合地较好。
王仲翔研究员的研究团组细致分析了费米望远镜的数据库中Kesteven 27附近的伽马射线数据，这些数据共收集了5.7年。他们发现有一个伽马射线点源的位置落在了超新星遗迹的射电波段最亮的位置处，相当于超新星遗迹中心的东边区域，即超新星遗迹与附近分子云相互作用的地方。对该超新星遗迹的伽马射线辐射的分析显示，它的能谱分布支持强子作用模型，逃出激波前的质子与高密度分子云相互作用，介子衰变产生高能伽马射线辐射。
近代物理所理论物理室科研人员通过强子圈机制研究了粲偶素的衰变行为，获得了一些重要进展。
研究人员利用基于重夸克极限和手征对称性的有效拉氏量方法，计算了强子圈机制对P波粲偶素隐粲衰变过程的影响，发现在合理的参数范围内，强子圈机制计算得到的结果能够很好解释实验测量结果。研究人员认为，最近实验上在e+e-→ωχc0过程观测到的新的共振态为ψ(4S)，利用强子圈机制计算了ψ(4S) →ωχc0的分支比，理论计算结果与最新实验测量结果相吻合。
重夸克偶素的衰变行为研究，能够加深人们对QCD非微扰效应的理解。强子圈机制作为一种非微扰QCD机制，对研究重夸克偶素的衰变行为有着重要的意义。
研究结果发表在Phys. Rev.D91.094023，Prog. Theor. Exp. Phys. 2015, 043B05。
文章链接：
http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.91.094023
http://ptep.oxfordjournals.org/content/2015/4/043B05
抗生素大量使用造成了环境中抗生素残留的广泛存在与细菌耐药的传播扩散，进而可能影响生态环境与人类健康。抗生素环境污染与细菌耐药问题受到社会广泛关注。但国内缺乏可靠的抗生素使用、排放的数据，对流域尺度污染缺乏整体认识。
中国科学院广州地球化学研究所应光国研究员课题组近期研究了我国流域尺度各类抗生素的使用量、排放量、环境归趋，以及抗生素使用量与细菌耐药性的关系。研究获取了首份各类抗生素的全国使用量与排放量清单，并从流域尺度上使用三级逸度模型模拟预测了各抗生素在全国各流域的环境浓度，探讨了我国抗生素使用量与医院和环境水体细菌耐药率的关系。
本研究究发现，2013年我国抗生素总使用量约为16.2万吨，其中人用抗生素占到总量的48%，其余为兽用抗生素。本研究选取36种常见抗生素进行了深入排放清单与多介质模拟研究。在地域分布上，通过著名的“胡焕庸线”划分成明显的东部和西部两个部分，其中中国东部的抗生素排放量密度是西部流域的6倍以上。三级逸度模型模拟了36种抗生素的环境归趋，其模拟浓度50%以上与监测结果在一个数量级以内。预测环境浓度显示我国北方流域的抗生素浓度远远高于其他区域。统计分析结果显示，抗生素的使用量、预测环境浓度、地表水环境中的细菌耐药率和医院的细菌耐药率存在正相关，其中使用年代较短的新型抗生素正相关更显著。研究结果为我国控制抗生素的滥用、环境抗生素污染，以及避免细菌耐药性和耐药基因的进一步传播等决策，提供了可靠的数据和理论支持。
相关成果于近期发表在环境领域著名刊物Environmental Science & Technology上。该研究受国家基金委联合基金重点项目资助。论文信息：Zhang QQ, Ying GG*, Pan CG, Liu YS, Zhao JL (2015) Comprehensive evaluation of antibiotics emission and fate in the river basins of China: Source analysis, multimedia modelling, and linkage to bacterial resistance. Environmental Science & Technology 49, 6772-6782.
论文基于大量的野外叶绿素、MCs和遥感反射率实测数据，首先剖析了叶绿素与MCs的内在联系与相互作用机制，结果表明叶绿素能够很好指示太湖水体蓝藻爆发期MCs的含量。其次，研究利用经瑞利散射校正的MODIS数据产品和野外同步叶绿素数据，构建了能够反映叶绿素含量的光谱指数。结合该光谱指数和野外实测MCs，以叶绿素为媒介，研究构建并校验了基于MODIS数据的太湖水体蓝藻爆发期MCs遥感估算模型。基于此模型结合太湖2003-2013年蓝藻爆发期MODIS瑞利散射校正产品获得太湖MCs时空分布格局，发现太湖MCs存在明显时空异质性；2003-2013年蓝藻爆发期太湖MCs浓度在1.01-7.86 µg/L之间变化，平均值为2.97µg/L，显著高于世界卫生组织（WHO）推荐的饮水中1 µg/L的藻毒素标准；空间上，竺山湾MCs浓度最高，而湖心区最低。研究发现MCs与温度、光照以及风速等显著相关，表明太湖MCs的时空分布主要受到以上三种因素的影响。该研究为MCs监测提供新的技术手段，同时进一步拓展了水环境遥感参数，对推动遥感在水环境监测中的应用以及水源地水质预警和保护具有重要的指导意义。
全文链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es505901a
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