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《自然》（20241212出版）一周论文导读
编译|冯薇薇
Nature, Volume 636 Issue 8042, 12 December 2024《自然》 第636卷，8042期，2024年12月12日物理
物理学
6亿年前的宇宙中由星团形成的低质量星系
“荧光”闪光揭示了早期星系的形成
作者：Lamiya Mowla、Kartheik Iyer、Yoshihisa Asada、Guillaume Desprez、Vivian Yun Yan Tan、Nicholas Martis、Ghassan Sarrouh、Victoria Strait、Roberto Abraham、Marusa BradaC、Gabriel Brammer、Adam Muzzin、Camilla Pacifici、Swara Ravindranath、Marcin Sawicki、Chris Willott、Vince Estrada-Carpenter、Nusrath Jahan、盖尔·诺洛特、贾斯琳·马塔鲁、格雷戈尔·里塔西奇·约翰内斯·扎布尔
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08293-0
总结：
美国科学家根据韦伯太空望远镜的观测数据发现，对宇宙约6亿岁时形成的小质量星系——“萤火虫闪烁”的详细观测数据，将有助于提供有关早期星系形成的新知识，增强人们对银河系演化的认识。
人类能探测到的最遥远的星系来自宇宙年龄仅为当前年龄的5% 左右的时期。然而，这些星系的质量大约只有银河系的万分之一，如此小的质量使它们难以观测。 “萤火虫闪烁”星系最早是由哈勃太空望远镜发现的。现在，研究人员报告了韦伯观测的新细节，为星系的形成过程带来了新的认识。利用光谱学和引力透镜，该星系的红移值估计为8.3，估计它诞生于宇宙生命的前6亿年。
研究人员还观察了两个邻近的星系，并将它们命名为“萤火虫的朋友”和“萤火虫的新朋友”。这两个星系距离“萤火虫眨眼”分别为6000光年和40000光年，比现在的银河系还要小。他们得出的结论是，“萤火虫闪烁”可能是一个年轻的、富含气体的星系，处于形成的早期阶段。 “萤火虫闪烁”的质量集中在10个星团中，总质量约为太阳质量的1000万倍。这使得“萤火虫闪烁”成为早期宇宙（星系最初形成的时期）中观察到的分裂成星团的最小质量星系之一，其质量与原生银河系相似。
美国宇航局戈达德太空飞行中心的布莱恩·韦尔奇在同时发表的一篇新闻评论文章中表示，“虽然这些数据无法确定萤火虫及其朋友的命运，但研究这些星系可能的前身为了解银河系恒星的形成过程提供了线索。”
摘要：
观测到的最遥远的星系是在宇宙年龄还不到当前年龄的5% 时看到的。在那个时候，银河系等星系的前身的质量大约要小一万倍。使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）与引力透镜的放大倍率相结合，这些低质量星系不仅可以被探测到，还可以被详细研究。在这里，我们展示了JWST 对zspec=8.296 0.001 的强透镜星系的观测结果，显示了加拿大无偏星团巡天(CANUCS)1 中巨大的星团（萤火虫闪光）被包裹在漫射弧中。萤火虫闪烁展现了处于早期形成阶段的年轻、富含气体的星系的特征。星系的质量集中在10个星团中（占总质量的49-57%），各个星团的质量在105M到106M之间。这些未解析的星团具有很高的表面密度（103M pc-2），超过了银河系球状星团和附近星系中的年轻星团。中心星团显示出以星云为主的光谱、低金属丰度、高气体密度和高电子温度，暗示着头重脚轻的初始质量函数。这些观测结果为我们提供了第一个对6 亿年前宇宙中早期典型星系的分光光度视图。
使用脉冲整形在极紫外域进行强场量子控制
使用脉冲整形的极紫外域强场量子控制
作者：Fabian Richter、Ulf Saalmann、Enrico Allaria、Matthias Wollenhaupt、Benedetto Ardini、Alexander Brynes、Carlo Callegari、Giulio Cerullo、Miltcho Danalov、Alexander Demidovich、Katrin Dulitz、Raimund Feifel、Michele Di Fraia、Sarang Dev Ganeshamandiram、Luca Giannessi、Nicolai Glz、Sebastian Hartweg、贝恩德·冯·伊森多夫、蒂姆·拉尔曼、弗里德曼·兰德梅塞尔、李一琳、米歇尔·曼弗雷达、克里斯蒂安·曼佐尼、莫里茨·米歇尔巴赫、卢卡斯·布鲁德
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08209-y
总结：
强耦合态下的定制光与物质相互作用能够以高达单位效率操纵和控制量子系统，其应用范围从量子信息到光化学。虽然使用长波长辐射很容易在价电子能级诱导强光-物质相互作用，但直到最近才在短波长下观察到类似的现象，从而导致高度激发的多电子和内壳电子态。
然而，到目前为止，由于缺乏极紫外（XUV）和X射线领域的脉冲整形技术，短波长强场过程的量子控制还不可能实现。
利用种子自由电子激光器FERMI 的脉冲整形，研究人员以高保真度演示了氦原子中超快拉比动力学的强场量子控制。他们的方法揭示了电离连续体的强烈变化，而这些变化在实验观察中是难以捉摸的。后者用于实现总电离率的控制，在许多XUV 和软X 射线实验中具有潜在的应用。
利用强XUV 到几飞秒到阿秒的软X 射线光源的最新进展，这些发现为实时有效操纵和选择性控制核心电子过程和电子相关现象开辟了道路。
摘要：
强耦合状态下的定制光与物质相互作用能够以高达单位效率操纵和控制量子系统，其应用范围从量子信息到光化学。尽管使用长波长辐射很容易在价电子能级引发强光-物质相互作用，但最近才在短波长下观察到类似的现象，进入高度激发的多电子和内壳层电子态。然而，由于缺乏极紫外（XUV）和X射线领域的脉冲整形技术，短波长强场过程的量子控制迄今为止还不可能实现。在这里，利用种子自由电子激光（FEL）费米的脉冲整形，我们以高保真度演示了氦原子中超快拉比动力学的强场量子控制。我们的方法揭示了电离连续体的强烈修饰，否则实验可观察到的现象是难以捉摸的。后者用于实现总电离率的控制，在许多XUV 和软X 射线实验中具有潜在的应用前景。利用几飞秒到阿秒XUV 到软X 射线光源的最新进展，我们的研究结果为实时有效操纵和选择性控制核心电子过程和电子相关现象开辟了道路。
化学
化学
化学反应的连续集体分析
连续化学反应的集体分析
作者：胡茂伟、杨蕾、Nathaniel Twarog、Jason Ochoada、李勇、Eirinaios I. Vrettos、Arnaldo X. Torres-Hernandez、James B. Martinez、Jiya Bhatia、Brandon M. Young、Jeanine Price、Kevin McGowan、Theresa H. Nguyen、Zhe Shi、Matthew Anyanwu、Mary Ashley Rimmer、Shea Mercer、Zoran Rankovic、Anang A.谢拉特·丹尼尔·J·布莱尔
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08211-4
总结：
从模块化构建块自动合成有机小分子有可能改变我们制造药物和材料的能力。这种分子构建策略的颠覆性加速广泛地释放了其功能潜力，并且需要结合许多新的组装化学物质。尽管高通量化学的最新进展可以加速适当合成方法的开发，例如从大量潜在选项中选择适当的化学反应条件，但仍然需要等效的高通量分析方法。
研究人员报告了一种对化学反应进行快速定量质谱分析的简化方法。化学构件固有的碎裂特性概括了化学反应的分析，允许亚秒级读出反应结果。这一进步的核心是识别起始材料碎片模式作为下游产品质谱分析的通用条形码。
将这些功能与声学液滴喷射质谱相结合，可以消除缓慢的色谱步骤并以多重格式连续评估化学反应。这使得能够为超高通量化学合成实验产生的分子分配反应条件。更一般地说，这些结果表明化学合成中固有的断裂特性可以实现快速的数据丰富的实验。
摘要：
从模块化构建块中自动合成有机小分子有可能改变我们制造药物和材料的能力。这种分子构建策略的颠覆性加速广泛地释放了其功能潜力，并且需要整合许多新的组装化学物质。尽管高通量化学的最新进展可以加速适当合成方法的开发，例如，从大量潜在选项中选择适当的化学反应条件，但仍需要等效的高通量分析方法。在这里，我们报告了一种通过质谱法对化学反应进行快速定量分析的简化方法。化学构件的固有碎片特征概括了化学反应的分析，允许亚秒级读出反应结果。这一进展的核心是确定起始材料碎片模式可作为下游产品质谱分析的通用条形码。将这些特征与声学液滴喷射质谱相结合，我们可以消除缓慢的色谱步骤，并以多重形式连续评估化学反应。这使得能够为源自超高通量化学合成实验的分子分配反应条件。更一般地说，这些结果表明化学合成固有的碎片特征可以实现快速的数据丰富的实验。
MnTe 中交变磁性的纳米级成像和控制
MnTe 纳米级电磁成像和控制
作者：O. J. Amin、A. Dal Din、E. Golias、Y. Niu、A. Zakharov、S. C. Fromage、C. J. B. Fields、S. L. Heywood、R. B. Cousins、F. Maccherozzi、J. Krempask、J. H. Dil、D. Kriegner、B. Kiraly、R. P. Campion、A. W.拉什福斯、K. W. 埃德蒙兹、S. S. Dhesi、L. mejkal、T. Jungwirth P. Wadley
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08234-x
总结：
纳米级磁序的检测和控制是凝聚态物质和涉及磁性的设备功能研究的基础。所涉及的关键原理是时间反转对称性的破坏，这在铁磁体中是由内部磁化引起的。然而，净磁化强度的存在限制了器件的可扩展性以及与超导体和拓扑绝缘体等相的兼容性。
最近，由于铁磁性的时间反演对称性破缺特性与反铁磁性的净磁化强度消失相结合，提出了解决这些限制的方案。到目前为止，电磁排序是从空间平均探针推断出来的。
研究人员展示了从100 纳米级涡流和畴壁到10 微米级碲化锰(MnTe) 的单域态纳米级成像。他们将X射线磁圆二色性的时间反对称破缺灵敏度与磁线性二色性和光电子显微镜相结合，以获得局部可变的磁有序矢量图。
利用微观结构成像和磁场中的热循环，施加了多种自旋配置。这项研究为未来对非常规自旋极化现象、与超导和拓扑相的电磁相互作用以及高度可扩展的数字和神经形态自旋电子器件的实验研究铺平了道路。
摘要：
磁序的纳米级检测和控制支撑着一系列涉及磁性的凝聚态物质研究和设备功能。所涉及的关键原理是时间反转对称性的破坏，在铁磁体中，时间反转对称性是由内部磁化产生的。然而，净磁化强度的存在限制了器件的可扩展性以及与相的兼容性，例如超导体和拓扑绝缘体。最近，人们提出了交变磁性作为这些限制的解决方案，因为它具有铁磁性的时间反转对称性破缺特性，并结合了类似反铁磁性的消失净磁化强度。到目前为止，交变磁序是从空间平均探针推断出来的。在这里，我们展示了碲化锰(MnTe) 中从100 纳米级涡旋和畴壁到10 微米级单畴态的交变磁态的纳米级成像。我们将X 射线磁圆二色性12 的时间反演对称性破缺灵敏度与磁
etic linear dichroism and photoemission electron microscopy to achieve maps of the local altermagnetic ordering vector. A variety of spin configurations are imposed using microstructure patterning and thermal cycling in magnetic fields. The demonstrated detection and controlled formation of altermagnetic spin configurations paves the way for future experimental studies across the theoretically predicted research landscape of altermagnetism, including unconventional spin-polarization phenomena, the interplay of altermagnetism with superconducting and topological phases, and highly scalable digital and neuromorphic spintronic devices.生物学和古生物学 Biology & PaleontologyDigestive contents and food webs record the advent of dinosaur supremacy消化内容物和食物网记录了恐龙霸权的到来▲ 作者：Martin Qvarnström, Joel Vikberg Wernström, Zuzanna Wawrzyniak, Maria Barbacka, Grzegorz Pacyna, Artur Górecki, Jadwiga Ziaja, Agata Jarzynka, Krzysztof Owocki, Tomasz Sulej, Leszek Marynowski, Grzegorz Pieńkowski, Per E. Ahlberg & Grzegorz Niedźwiedzki▲ 链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08265-4▲ 摘要：恐龙的早期辐射仍然是一个复杂的、人们知之甚少的进化事件。研究者使用了数百块具有直接证据的化石，来比较中欧波兰盆地三叠纪-侏罗纪演代中记录这一事件的五种脊椎动物组合的营养动力学。 化石消化产物溴石的大小和多样性在整个间隔中增加，表明出现了具有新的进食模式的大型恐龙动物群。保存良好的食物残渣和溴酸盐-分类群的关联可以对营养相互作用进行广泛的推断。 结合气候和植物数据，研究结果表明，该地区的恐龙多样性和生态空间占用正在逐步增加。这包括非恐龙行会成员被机会主义和杂食性恐龙的前身取代，随后出现了以昆虫和鱼类为食的兽脚亚目恐龙和小型杂食性恐龙。 三叠纪晚期的气候变化导致了大量的植被变化，为草食动物生态空间的扩大铺平了道路，并为大型蜥脚类动物和早期鸟臀目动物取代了假类和兽头目食草动物，这些动物摄入的食物范围更广，甚至包括燃烧过的植物。 最后，兽脚亚目恐龙迅速进化并发展出巨大的体型，以应对新的食草动物群体的出现。研究者认为，波兰数据显示的过程可能解释全球模式，为恐龙统治和巨人症的出现提供了新的思路，这种现象一直持续到白垩纪末期的大灭绝。▲ Abstract：The early radiation of dinosaurs remains a complex and poorly understood evolutionary event. Here we use hundreds of fossils with direct evidence of feeding to compare trophic dynamics across five vertebrate assemblages that record this event in the Triassic–Jurassic succession of the Polish Basin (central Europe). Bromalites, fossil digestive products, increase in size and diversity across the interval, indicating the emergence of larger dinosaur faunas with new feeding patterns. Well-preserved food residues and bromalite-taxon associations enable broad inferences of trophic interactions. Our results, integrated with climate and plant data, indicate a stepwise increase of dinosaur diversity and ecospace occupancy in the area. This involved (1) a replacement of non-dinosaur guild members by opportunistic and omnivorous dinosaur precursors, followed by (2) the emergence of insect and fish-eating theropods and small omnivorous dinosaurs. Climate change in the latest Triassic5,6,7 resulted in substantial vegetation changes that paved the way for ((3) and (4)) an expansion of herbivore ecospace and the replacement of pseudosuchian and therapsid herbivores by large sauropodomorphs and early ornithischians that ingested food of a broader range, even including burnt plants. Finally, (5) theropods rapidly evolved and developed enormous sizes in response to the appearance of the new herbivore guild. We suggest that the processes shown by the Polish data may explain global patterns, shedding new light on the environmentally governed emergence of dinosaur dominance and gigantism that endured until the end-Cretaceous mass extinction.Migrating is not enough for modern planktonic foraminifera in a changing ocean迁徙对现代浮游有孔虫来说是不够的▲ 作者：Sonia Chaabane, Thibault de Garidel-Thoron, Julie Meilland, Olivier Sulpis, Thomas B. Chalk, Geert-Jan A. Brummer, P. Graham Mortyn, Xavier Giraud, Hélène Howa, Nicolas Casajus, Azumi Kuroyanagi, Gregory Beaugrand & Ralf Schiebel▲ 链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08191-5▲ 摘要：不断上升的二氧化碳排放正在引发海洋变暖和酸化，改变了浮游生物的栖息地，并威胁到钙化生物，如浮游有孔虫（PF）。PF是否能够通过横向迁移和垂直迁移来应对这些前所未有的环境变化速度，目前还没有解决。 研究者利用一个世纪以来收集的FORCIS4全球人口普查数据表明，浮游生物正在表现出明显的向极地迁移行为，增加了它们在中高纬度地区的多样性，在过去的80年中，有孔虫的总体丰度下降了24.2±0.1%。 除了横向迁移，研究还揭示了有孔虫物种之间复杂的垂直迁移模式，对它们的适应策略有了细致的了解。在2050年和2100年预测的温度和方解石饱和状态下，低纬度有孔虫物种将面临超过其当前生态耐受的物理化学环境。 这些物种可能通过向极地移动取代高纬度物种，这将减少低纬度有孔虫的多样性。对有孔虫在人类世期间适应的见解表明，迁徙不足以确保生存。研究者表示，这强调了迫切需要了解气候变化、海洋酸化和其他压力因素的相互作用将如何影响大部分海洋领域的生存能力。▲ Abstract：Rising carbon dioxide emissions are provoking ocean warming and acidification, altering plankton habitats and threatening calcifying organisms, such as the planktonic foraminifera (PF). Whether the PF can cope with these unprecedented rates of environmental change, through lateral migrations and vertical displacements, is unresolved. Here we show, using data collected over the course of a century as FORCIS4 global census counts, that the PF are displaying evident poleward migratory behaviours, increasing their diversity at mid- to high latitudes and, for some species, descending in the water column. Overall foraminiferal abundances have decreased by 24.2 ± 0.1% over the past eight decades. Beyond lateral migrations5, our study has uncovered intricate vertical migration patterns among foraminiferal species, presenting a nuanced understanding of their adaptive strategies. In the temperature and calcite saturation states projected for 2050 and 2100, low-latitude foraminiferal species will face physicochemical environments that surpass their current ecological tolerances. These species may replace higher-latitude species through poleward shifts, which would reduce low-latitude foraminiferal diversity. Our insights into the adaptation of foraminifera during the Anthropocene suggest that migration will not be enough to ensure survival. This underscores the urgent need for us to understand how the interplay of climate change, ocean acidification and other stressors will impact the survivability of large parts of the marine realm.Latitdue新机评测第二弹：戴尔商用旗舰Latitude7390
Latitude 7390是戴尔13英寸旗舰机型Latitude 7380的升级款，升级到了四核八线程的第八代酷睿处理器。该机的起始重量仅为1.17kg，即便搭载NFC、Smart Card、4G上网模块等功能也只有1.31kg，那么，它能有多强的性能呢？它的综合体验又如何呢？测试机参考配置■ 屏幕：13英寸FHD IPS触控屏（AUO） ■ 处理器：第八代Core i7 8650U（四核八线程，标准频率1.9GHz） ■ 内存：16GB DDR4 2400（金士顿） ■ 显卡：HD620集显 ■ 硬盘：1TB PCI-E SSD（东芝） ■ 无线：802.11ac WiFi（高通）+4G（高通）+蓝牙 ■ 接口：电源口、2×USB3.0（一个支持Power Share）、HDMI、雷电3.0 Smart Card卡槽、SIM卡槽、RJ-45网线口、3.5mm音频口、TF读卡器口
用户评论
买到顶配真的太开心了！这个价格拿个轻便又耐用的小本本当属白菜价！我用来看PDF和邮件，打字也舒适，携带方便，经常出差的朋友必备神器啊~
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1499的价格确实很有吸引力，戴尔官方网站上说这款配置很高啊！但是我想知道电池续航时间怎么样？毕竟出行有时候会比较久，希望这个电池能撑得住。
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买它了买它了！之前我一直想找个小本本出门方便使用，结果发现好多都是太高端价钱没法接受，这次戴尔真的帮我解决了这个难题，我希望能用很久很久。
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说实话这款型号的处理器性能一般来说不太强，如果你需要经常进行游戏或者视频编辑的话最好考虑其他更高配置的主机了。这个价格更适合日常办公和学习使用。
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对于学生来说性价比很高啊！之前我一直在用平板电脑，但是有时候感觉键盘不够方便，这款笔记本轻便结实，也比平板自带的键盘好用很多!
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戴尔家的产品质量我一直信赖，这个10寸屏幕尺寸刚刚好，既不占空间又足够看文字资料，我觉得非常适合我带着出门办公!
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虽然这款笔记本很轻便，但是有些小伙伴说它的机身塑料材质不够质感……我希望它能坚固一点，毕竟平时都会带在身边。大家还有什么建议吗？
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1499元这个价格确实很有诱惑力啊！只是不知道屏幕分辨率是多少？有没有人用过这款笔记本可以告诉我一下体验怎么样？我还在纠结要不要入手呢!
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我觉得这个价位这个配置还可以吧! 对学生的日常学习和办公来说挺合适，携带方便，电池续航时长足够支持半天正常使用。
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之前用过戴尔的13寸款笔记本，觉得品质还行，这次这款10寸的看起来也蛮不错，如果续航能跟上那就太棒了！
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1499元的价格有点贵啊，我平时用的二手笔记本性价比更高。不过这个品牌和配置还是值得考虑的，我还会继续关注一下。
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这款笔记本虽然轻便易携带，但我担心屏幕这么小会比较吃力看视频或者打游戏！更适合做日常办公和学习吧!
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戴尔家一直以高性价比著称，这款笔记本外观时尚，10寸屏幕刚好很方便携带。如果能再加上触摸屏的功能就更完美了!
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对于我这种经常出差的人来说，轻便的laptop真的太重要了！这篇文章看了之后好像这款戴尔非常适合我，我已经开始关注价格变化啦!
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我觉得屏幕尺寸要看个人需求吧！有些人喜欢大屏做娱乐，有些人更偏向小尺寸方便携带。这个戴尔笔记本就满足了轻便的需求，而且1499的价格也挺合适的。
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我主要是用手机和平板电脑，很少用到笔记本。这款戴尔笔记本虽然配置不错，但我不太需要它的功能，所以还是 PASS!
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我对这个屏幕尺寸不太满意啊，觉得好小！我更喜欢13寸或者更大的屏幕，这样看视频和处理文档都会更加舒服!
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我觉得这款笔记本的设计还是很时尚的，轻便便携，适合大部分人使用。关键是要关注实际的使用体验和续航情况才能做出最终决定!
有18位网友表示赞同！