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上海超强超短激光实验装置研制进展

中国激光 2024年第11期51卷 22-39页

作者：彭宇杰许毅於亮红陆效明王乘李朝阳甘泽彪吴分翔王新亮李妍妍刘彦祺印定军陈慧娜梁晓燕屈炜冷雨欣李儒新徐至展中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800

超强超短激光的出现与迅猛发展,为人类提供了前所未有的极端物理条件与全新实验手段,使得人类对客观世界规律的认识更加深入和系统化,显著推动基础与前沿交叉学科和战略高技术领域的创新发展。超强超短激光大科学装置对于促进人类对客... 详细信息

超强超短激光的出现与迅猛发展,为人类提供了前所未有的极端物理条件与全新实验手段,使得人类对客观世界规律的认识更加深入和系统化,显著推动基础与前沿交叉学科和战略高技术领域的创新发展。超强超短激光大科学装置对于促进人类对客观世界规律的认识以及推动前沿科学研究领域的发展具有举足轻重的作用。结合国内外超强超短激光的发展现状,介绍上海超强超短激光实验装置的研制进展,进一步展望未来的研究发展方向。

关键词：超强超短激光钛宝石啁啾脉冲放大光学参量啁啾脉冲放大脉冲压缩

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大陆下地壳

地学前缘 2024年第1期31卷 28-45页

作者：张艳斌翟明国周艳艳周李岗中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学行星与地球学院北京100049

大陆下地壳是连接岩石圈地幔和上地壳的“纽带”,是地壳与地幔交换最活跃的部位。上地幔与下地壳的部分熔融及下地壳一些岩石的拆沉还可直接导致壳-幔物质的交换、循环与重组。换言之,下地壳是壳-幔作用的一个极其重要的场所,底垫、拆... 详细信息

大陆下地壳是连接岩石圈地幔和上地壳的“纽带”,是地壳与地幔交换最活跃的部位。上地幔与下地壳的部分熔融及下地壳一些岩石的拆沉还可直接导致壳-幔物质的交换、循环与重组。换言之,下地壳是壳-幔作用的一个极其重要的场所,底垫、拆沉、深熔、高级变质和其他作用都在下地壳中发生和实现。然而,下地壳是以往研究地球深部和浅部关系时被“跳”过去的部位,没有得到足够的重视。克拉通化定义为大陆原来混沌的原地壳分异并形成稳定的上地壳和下地壳,并由此构建了稳定的壳-幔结构,这种空前的稳定关系从形成起一直维持到现在,是大陆演化、洋-陆与壳-幔相互作用的基础。在板块边界的造山过程中,如洋-陆的俯冲碰撞特别是陆-陆碰撞,可以形成不同大陆地块的陆壳叠置、加厚、垮塌、拆沉、底垫和重新稳定,在造山带根部形成新的下地壳,即造山带型下地壳。本文重点讨论了克拉通型下地壳演化过程,强调了其动力学意义及其在大陆动力学研究中的重要地位,建议在深地研究和学科布局中给与充分重视。

关键词：大陆下地壳地质过程壳幔作用克拉通造山带地球动力学

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通用量子计算模型：一个资源理论的视角

物理学报 2024年

作者：王东升中国科学院理论物理研究所中国科学院大学物理科学学院

在近几十年，量子信息物理极大地促进了量子理论的现代发展，并在通信、计算、计量等方面展现了巨大的应用前景。其理论基础之一是通用量子计算模型理论，用于描述量子信息的演化特别是其大规模的应用，也是算法和纠错码等设计的基础。... 详细信息

在近几十年，量子信息物理极大地促进了量子理论的现代发展，并在通信、计算、计量等方面展现了巨大的应用前景。其理论基础之一是通用量子计算模型理论，用于描述量子信息的演化特别是其大规模的应用，也是算法和纠错码等设计的基础。本文着重从物理的角度介绍近期在通用量子计算模型上的研究，结合量子资源理论对量子信息的刻画，发展了能统一描述不同计算模型的理论框架。研究发现，结合通用性和容错性的要求，可以构建模型的分类表，它包含上百种不同的通用量子计算方案，其中多数尚未得到深入研究。本文重点讨论了在通用性方面即针对信息不同表示形式的四个家族的模型，其中一类模型是近期提出的量子冯诺依曼架构，它可以绕开在量子程序存储和量子控制单元上的不可能定理，从而构建可量子编程的计算机体系.本文也探讨了量子芯片与算法设计、量子资源与优势等问题。本研究展现了通用量子计算模型研究的丰富性和复杂性，也为量子计算机的建造和量子信息的应用提供了更多的可能。

关键词：通用量子计算量子资源量子纠错

亚声速可压缩流场叶片边界层热线测速方法研究

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推进技术 2024年第4期45卷 222-232页

作者：张洲项效镕王立志佟鑫赵巍赵庆军中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学航空宇航学院北京100049 中国科学院工程热物理研究所轻型动力重点实验室北京100190

为了能够开发一种简单有效的亚声速可压缩流场叶片边界层速度测量方法,从而为叶型设计和相关数值研究工作提供支撑,本文围绕热线风速测量技术,针对可压缩流场密度变化对热线标定结果的影响,以及实际测量中速度、密度耦合而无法直接获取... 详细信息

为了能够开发一种简单有效的亚声速可压缩流场叶片边界层速度测量方法,从而为叶型设计和相关数值研究工作提供支撑,本文围绕热线风速测量技术,针对可压缩流场密度变化对热线标定结果的影响,以及实际测量中速度、密度耦合而无法直接获取的问题,通过理论分析,提出了适用于边界层测量的恒定压力热线标定方法和引入叶表稳态静压进行速度解耦的方法,并对所提出方法的主要误差进行了分析评估。在此基础上进行了热线标定和边界层速度测量试验验证,明确了恒定压力热线标定数学模型系数随压力的线性变化规律,同时针对温度非线性影响提出了一种基于过热比调整的修正方法,该方法能够将约13℃的温度偏差对热线电压的影响降低到1%以内,进一步简化了恒定压力热线标定流程,结合基于叶表稳态静压的速度解耦方法,为亚声速可压缩流场叶片边界层瞬态速度测量提供了一种简单可行的高频响测速方法。

关键词：压气机边界层热线风速仪可压缩流场叶栅

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仿生天然橡胶生胶的流变行为表征

高分子学报 2024年第3期55卷 359-368页

作者：黄绍永徐晓雷叶峰陈全高分子物理与化学国家重点实验室中国科学院长春应用化学研究所长春130022

明确橡胶的流变行为对于理解其链结构和加工行为,以及二者之间的关系至关重要.本文中通过流变学测试手段对比研究了仿生天然橡胶和天然橡胶的生胶的线性黏弹行为和非线性流变行为.相比于商品化合成异戊橡胶,文中的仿生天然橡胶和天然橡... 详细信息

明确橡胶的流变行为对于理解其链结构和加工行为,以及二者之间的关系至关重要.本文中通过流变学测试手段对比研究了仿生天然橡胶和天然橡胶的生胶的线性黏弹行为和非线性流变行为.相比于商品化合成异戊橡胶,文中的仿生天然橡胶和天然橡胶表现出更为相近的线性黏弹行为,主要表现为近乎相同的平台模量、末端弛豫时间、复数黏度,以及在加工窗口区域相同的剪切黏度对剪切速率的依赖性.非线性松弛行为的结果表明,天然橡胶和仿生天然橡胶的松弛模量对于时间均表现为幂律关系,对时间和应变的依赖具有可分离性,二者的衰减函数对应变的依赖性由于链结构和微观精细结构的不同而存在一定差异.

关键词：仿生天然橡胶天然橡胶线性黏弹性衰减函数

橄榄石微量元素:分析、地球化学行为与地球科学应用

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岩石学报 2024年第10期40卷 3160-3190页

作者：毛亚晶吴石头贾丽辉秦克章翟明国中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,... 详细信息

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,总结了橄榄石中微量元素的分配系数与扩散系数等地球化学行为,分析了全球不同岩石单元的橄榄石微量元素特征,重点介绍了岩浆铜镍矿床中橄榄石微量元素的研究进展。实验岩石学表明,控制元素在橄榄石中分配系数的主要因素有温度、压力、岩浆成分等,且不同微量元素行为的主控因素各不相同。在确定的温压条件下,橄榄石中多数元素的配分可由晶格应变模型预测,而Ni、Co和轻稀土元素主要受晶体场效应和结晶动力学控制。橄榄石中元素的扩散速率由快到慢依次为:H和Li(快)→Fe-Mg-Ni(中等)→Ca(较慢)→P-O-Si(慢)。对比全球不同岩石单元中橄榄石微量元素得出:(1)火山岩系列的科马提岩-苦橄岩-玄武岩中橄榄石的Fo值和Ni、Cr、Al、Mn等元素呈演化趋势,但在二元相关性图中不同岩石类型间存在较大重叠区域,机器学习等多维分析手段可大大提升分类准确率;(2)地幔橄榄岩与侵入岩系列(地壳堆晶岩)中的橄榄石微量元素特征相近,难以使用单元素指标区分,例如常用的Ca亏损;(3)碳酸岩中橄榄石的Ni、Mn含量有别于其他岩石,可能与其来源和元素在橄榄石-碳酸岩熔体中特殊的分配行为有关;(4)石榴子石地幔橄榄岩与尖晶石地幔橄榄岩的橄榄石微量元素存在一定差异,橄榄石V/Sc比值和Fe-Mg-Mn-Ca-Ni含量是判别地幔橄榄岩类型和来源深度的重要变量。岩浆铜镍矿床橄榄石微量元素的研究进展有:(1)堆晶-后堆晶阶段再平衡作用驱使Ca-Cr-Al元素向其他矿物迁移,使橄榄石普遍亏损上述元素;(2)橄榄石Ni-Co变化可记录其与硫化物的元素交换反应,Ni-Co正相关可用于指示岩体深边部的找矿潜力;(3)与硫化物共生橄榄石的Ni富集(>5000×10^(-6))或亏损(重点研究与突破方向有:堆晶-后堆晶阶段元素行为、多元素-多矿物扩散联合限定岩浆时空演化、机器学习判别橄榄石成因类型与镁铁-超镁铁岩体含矿性、挥发份与新兴非传统金属稳定同位素等。

关键词：橄榄石微量元素地球化学行为元素扩散地幔岩浆铜镍矿床

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黄土高原靖边剖面岩石磁学性质及其古环境意义

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3060-3074页

作者：董良沈中山邓成龙中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

中国黄土在东亚第四纪气候环境变化研究领域占有重要地位,靖边黄土剖面位于黄土高原北部边缘,对东亚季风变化敏感.本文对靖边黄土剖面进行了详细的岩石磁学和环境磁学研究.剖面沉积物中的主要磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿以及赤铁矿,黄... 详细信息

中国黄土在东亚第四纪气候环境变化研究领域占有重要地位,靖边黄土剖面位于黄土高原北部边缘,对东亚季风变化敏感.本文对靖边黄土剖面进行了详细的岩石磁学和环境磁学研究.剖面沉积物中的主要磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿以及赤铁矿,黄土中的碎屑磁铁矿普遍经历了低温氧化作用的初始阶段,形成磁赤铁矿外壳包裹磁铁矿内核的结构,导致矫顽力大幅增加.磁化率随温度变化曲线(X-T)指示成壤作用生成的单畴颗粒的亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)的含量在L15(约1.25Ma)后整体减少,表明东亚夏季风强度发生阶段性减弱.黄土层中的磁化率与非磁滞磁化率比值(X/X_(ARM))与来自物源区粗粒磁性矿物含量相关,冬季风增强则X/X_(ARM)值越高,靖边剖面黄土层X/X_(ARM)在L14以后整体增加,L6以来逐渐增加,表明东亚冬季风发生过两次增强.矫正后磁化率与非磁滞磁化率((X-X_(0))/X_(ARM))指示了来自物源区磁性矿物含量,靖边剖面自2.6Ma以来,(X-X_(0))/X_(ARM)逐渐增加,源区的磁性矿物含量增多表明冬季风逐渐增强.非磁滞剩磁与饱和等温剩磁中值退磁场比值(MDF_(ARM)/MDF_(SIRM))与样品相关,样品磁性矿物粒度越粗,低温氧化作用越弱,矫顽力越高,MDF_(ARM)/MDF_(SIRM)越高,靖边剖面MDF_(ARM)/MDF_(SIRM)分别在L14和L6后整体升高,表明磁性矿物粒度整体变粗,代表了沙漠两次向南扩张.综上磁学参数一致表明,靖边黄土剖面有效地记录了东亚季风演化过程,对研究亚洲内陆干旱环境演变有重要意义.

关键词：黄土高原靖边剖面岩石磁学环境磁学东亚季风沙漠扩张

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火山气溶胶影响气候的研究现状与未来

科学通报 2024年第2期69卷 230-252页

作者：周天军左萌满文敏中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

火山喷发主要通过改变大气成分进而影响气候异常,火山喷发后在平流层形成的硫酸盐气溶胶是影响气候变化的重要自然外强迫因子.本文在概述火山喷发影响气候的基本原理和研究方法基础上,围绕着过去2500年主要火山事件的记录重建,火山喷发... 详细信息

火山喷发主要通过改变大气成分进而影响气候异常,火山喷发后在平流层形成的硫酸盐气溶胶是影响气候变化的重要自然外强迫因子.本文在概述火山喷发影响气候的基本原理和研究方法基础上,围绕着过去2500年主要火山事件的记录重建,火山喷发对全球气候、厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-southern oscillation,ENSO)、东亚和中国气候的影响,火山喷发对年代际气候预测和未来气候预估的影响、火山空气污染及其人体健康影响等问题,总结了近年来的主要进展,探讨了亟待加强的研究方向.主要结论如下:(1)较为可靠的火山气溶胶强迫资料重建已延伸至过去2500年,全球范围内能够造成有效辐射强迫减少1 W m−2以上的大型火山喷发的平均周期为43±7.5年;记录重建的难点在于如何利用冰芯中的硫酸盐记录来重建火山强度、持续时间和空间分布等.(2)火山气溶胶的全球气候影响,包括令全球平均温度降低和冬季北半球中高纬地区升温,使全球平均降水减少,季风环流减弱,季风降水减少;火山喷发后平流层水汽的增加能够部分抵消火山气溶胶的冷却作用;火山喷发还能够影响海表高度、海温和海洋环流的年代际变化,通过影响生态系统碳循环造成大气中CO_(2)浓度降低.(3)热带火山喷发后太平洋会出现El Niño型海温响应,热带和北半球高纬度火山喷发对El Niño型海温异常形成的驱动作用强于南半球火山,海温初始位相能够影响火山喷发对ENSO的影响.(4)火山气溶胶能够导致东亚地区气温下降,出现极端低温,并使东亚夏季风环流减弱,中国东部降水总体减少,但呈现出空间分布上的不均匀性.(5)考虑火山气溶胶的影响能够提升年代际气候预测技巧,强迫气候系统内部变率模态的位相变化,潜在的火山喷发能够导致预估的未来百年全球平均温度低于预期、全球季风区降水减少.(6)火山喷发能够引起火山空气污染,进而对人体健康产生影响.(7)未来需要加强的研究工作,包括历史时期火山记录的重建和器测资料时期火山气溶胶等资料的卫星反演、火山影响全球和区域气候的物理学机理研究、“平流层化学-气溶胶-气候”耦合模式的研发、火山气候影响研究的多学科交叉国际合作,需要重视现代小型火山喷发的气候影响问题,以及火山喷发对年代际气候变率模态和年代际气候预测的作用问题.

关键词：火山气溶胶重建和气候模拟温度降水厄尔尼诺-南方涛动气候预测和预估

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希夏邦马峰地区始新世地壳加厚和隆升过程

岩石学报 2024年第5期40卷 1429-1445页

作者：王佳敏侯康师李潇丽吴福元岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 国家自然博物馆北京100050

中新世中期之前喜马拉雅山脉的隆升历史和深部动力机制,还存在极大的争议、缺乏基本的数据约束。喜马拉雅造山带核部高级变质岩的埋藏和折返过程可以约束地壳加厚和山脉隆升过程,但是现有的变质记录主要为渐新世晚期-中新世中期,始新世... 详细信息

中新世中期之前喜马拉雅山脉的隆升历史和深部动力机制,还存在极大的争议、缺乏基本的数据约束。喜马拉雅造山带核部高级变质岩的埋藏和折返过程可以约束地壳加厚和山脉隆升过程,但是现有的变质记录主要为渐新世晚期-中新世中期,始新世变质作用的分布范围、形成过程和地质意义仍然未被充分挖掘。本文首先厘定了希夏邦马峰(8027m)山体的基本岩石组成:下部为高喜马拉雅正/副片麻岩,上部为肉切村群变粒岩及贯入其中的淡色花岗岩席。进一步对1964年希夏邦马峰登山科考采集的眼球状片麻岩进行了变质作用相平衡模拟和独居石微区原位U-Th-Pb定年,确定了始新世变质记录的P-T-t演化轨迹:M1阶段中P/T型变质压力峰期,条件为~1.0GPa、~740℃(~22℃/km),变质年龄为~37Ma;后近等温降压至M2阶段低P/T型变质温度峰期,条件为0.5~0.4GPa、~760℃(45~57℃/km),变质年龄为~25Ma;在~18Ma左右冷却至固相线以下。希夏邦马峰~37Ma的中P/T型变质和地壳加厚事件与北喜马拉雅穹隆、高喜马拉雅主体、前陆飞来峰等地区的记录一致(40~37Ma,20~25℃/km),表明印度-亚洲初始碰撞约20Myr后中上地壳被堆叠埋藏至>33km以下,发生了广泛的整体性加厚和深熔作用。该事件与喜马拉雅内陆残留海最终退却的时间吻合,是喜马拉雅山脉初始隆升的诱因。喜马拉雅山脉不是晚新生代以来隆升的,而是经历了自始新世中期以来的长期地壳堆叠和隆升过程。

关键词：喜马拉雅初始隆升地壳加厚中P/T型变质作用独居石U-Th-Pb岩石年代学