超流体4He中反质子氦的高分辨率激光共振

科学家展示了当一个具有反质子成分的奇异氦原子被嵌入到超流氦中时，它的可见波长谱线保持了亚千兆赫的线宽。当原子周围的液体转变为超流相时，反质子激光共振线宽突然减小。

这就解决了电子和反质子之间自旋—自旋相互作用所产生的超精细结构，相对光谱分辨率为106的两部分，尽管反质子氦位于正常物质原子的密集矩阵中。在激光激发期间，反质子原子的电子壳层保持一个大约40皮米的小半径。

这意味着，其他含有反核的氦原子以及带负电荷的介子和超子，包括在超流氦中形成的奇异夸克，可以通过具有高光谱分辨率的激光光谱学来研究，从而能够确定粒子的质量。清晰的光谱线可以探测到宇宙射线的反质子，也可以搜索到滞留在液氦目标中的反氘核。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04440-7

平坦表面和自调节抗氧化性能的铜薄膜材料Cu(111)

氧化会降低铜的性能，而铜的性能对其使用至关重要，尤其是在半导体工业和电光应用中。在此，科学家展示半永久抗氧化的铜薄膜制备，因为它们由平坦的表面组成，只有偶发单原子台阶。第一性原理计算证实，单原子台阶边缘与平坦表面一样不受氧的影响，并且一旦达到50%氧面心立方FCC表面位置覆盖率，氧原子表面吸附就被抑制。这些综合效应解释了超平摊铜表面特殊的抗氧化性。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04375-5#Sec9

无偏的费米子量子蒙特卡罗与量子计算机

用约束来控制费米符号问题保证了量子蒙特卡罗计算（QMC）的效率，但代价是由于经典计算的灵活性有限可能存在显著的偏差。

科学家提出了一种将QMC与量子计算相结合的方法来减少这种偏差。科学家的方案在实验中实现了。科学家使用了多达16个量子位来进行无偏约束QMC计算，这些计算是在多达120个轨道的化学系统上进行的。

这些实验代表了在量子计算机的帮助下进行的最大的化学模拟，同时实现了与最先进的经典方法竞争的精度，而不需要负担的错误缓解。

与流行的变分量子本征求解器相比，科学家的量子—经典混合计算模型为电子结构问题提供了另一种实现实际量子优势的途径，而不需要非常精确的基态波函数的制备和测量。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04351-z

风扩散的无电池无线设备

植物覆盖了地球陆地的很大一部分，尽管大多数物种都不能运动。为了运输繁殖后代，许多植物进化出了利用风传播种子的机制。

例如，蒲公英的种子有一种刚毛状的丝状结构，可以降低其末端速度，并在种子飘向地面时帮助其定位。受此启发，科学家研制出无电池无线的风扩散传感设备。该毫米级设备重量为30毫克，基于一个灵活的基板，使用可编程的、现成的部件，为各种传感和计算应用提供可扩展性和灵活性。

该系统使用轻型太阳能电池和能量收集电路供电，电路在低光照和可变光照条件下非常稳定，并有一个反向散射通信链路，可以实现数据传输。

为了实现太阳能收集所必需的大面积分散和垂直降落，科学家开发了受蒲公英启发的薄膜多孔结构，其终端速度为0.87±0.02米/秒，空气动力学稳定，垂直降落的概率超过95%。户外环境实验的结果表明，这些设备可以在轻柔到正常的微风中移动50~100米。

在自然系统中，个别种子形态的差异导致一些种子落得更近，而另一些则传播得更远。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04363-9

新的土地利用变化排放表明空气中二氧化碳比例在下降

科学家使用可见性数据在关键的森林砍伐区构建了一个土地利用与土地覆盖变化（LULCC）二氧化碳排放数据集。这些可见性观测与火灾排放相关，而火灾排放又与LULCC相关。虽然这是间接的，但它提供了一个长期一致的LULCC排放数据集，表明自1958年开始CO2浓度测量以来，热带森林砍伐区排放大幅增加。

到目前为止，这些排放被认为是相对稳定的，导致空气中的比例不断增加。然而，科学家的结果表明，自1959年以来，大气中CO2含量下降了0.014±0.010 decade-1。这表明，陆地—海洋联合汇的增长速度至少与人为排放的增长速度一样快。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04376-4

（李言编译）