单一快速无线电波爆发的银河系外起源等新发现

来源：ScienceAAAS

原标题：单一快速无线电波爆发的银河系外起源；光的新属性；抗冲击性能玻璃；肥胖症与脑部神经性进食抑制系统｜Science精选

1

精确定位单一快速无线电波爆发的银河系外起源

本篇有来自中科院青促会成员详细述评，请见推送第二条

研究人员报告说，他们精确定位了一个单一、瞬时无线电脉冲的来源，其位于一个几十亿光年之外的遥远星系；他们在一项新的研究中介绍了对一个非重复性快速无线电爆发（FRB）的首次定位。

来自强大、但未知的天体物理过程中的短暂性无线电能量爆炸会在浩瀚的星际间区域快速广泛地穿行。在到达地球时，这些脉冲（它们持续时间常常不超过短短的几毫秒）不过为轻柔的电磁声，它们需要有敏感的无线电天文望远镜才能被觉察到。

然而，当得到识别时，它们会在深部太空的背景噪音中明亮地凸显出来。尽管人们普遍了解FRBs源自银河系外，然而，诞生它们的寄主星系仍然成谜，原因是目前大多数的无线电天文望远镜的角分辨率不佳。了解这些信号来自哪里以及它们需要穿行多远才能到达地球可被用来检测及绘制星系间介质的巨大通道；这些介质为星际间空间提供了桥接作用。

大多数被识别的FRBs已知为非重复性的，它们只是可检测能量的单一闪现；但有2个FRBs被证明是具重复性的，FRB 121102是其中之一，它是迄今为止唯一的定位足够精准而能确认其寄主星系的FRB。

在这里，Keith Bannister和同事报告了对一个新的、非重复性FRB的探测与定位。应用一个有36个天线的具有能直接定位太空中能量爆发特化模式的无线电干涉仪望远镜，Bannister等人发现，非重复性FRB 180924 来自一个中等规模的星系，它与地球的距离接近45亿光年。

更重要的是，这些结果显示，这些能量爆发源的属性及其寄主星系明显不同于另外那个唯一被定位的FRB。作者说：“…如果其它的能量爆发源的寄主星系与FRB 180924的寄主星系明亮度相似，确认高红移寄主星系将会比能量爆发专属性地为矮星系的寄主星系（如FRB 121102的寄主星系）要容易。”

2

发现：光的一种新属性

本篇有来自中科院青促会成员详细述评，请见推送第三条

研究人员发现，光可拥有一种新的属性：自转矩。研究人员在一则相关的视频中解释说，这一发现或能在与光相关的应用中开辟令人兴奋的可能性，包括那些与智能手机和硬盘改善有关的应用。

光的功用与我们控制光的能力紧密相连。光除了有许多众所周知的属性（如强度和波长）外，光还能被扭曲，它拥有所谓的角动量，研究人员对后者的了解已有几十年。

带有高度结构化角动量（或称轨道角动量，OAM）的光束被称为涡旋光束。它们的强度（具有甜甜圈样形状）在光通信、显微镜检查、量子光学和微观粒子操控中具有用途。

最近，通过利用角动量来获取结构化光束新属性的方式重新引起人们的兴趣。推测带有OAM的光束或能以依赖时间的方式运作，Laura Rego率领研究人员在此发现，光可拥有一种新的属性：自转矩。

具有自转矩的光束拥有一种能随时间不断变化的角动量。这些光束可通过高次谐波产生的过程而自然生成。它们看似一个牛角面包，含有沿着光脉冲的全部轨道角动量值。作者在几个实验中对具自转矩光束的独特属性进行了研究。

Rego在一则相关的视频中说：“这是任何人第一次预测甚或观察到光的这一新的属性，因此其即刻的用途尚不明显。例如，我们认为我们能用以在通讯中对频率进行调制的相同方式对光的轨道角动量进行调制。”

3

受到“珍珠母”启发的玻璃完胜钢化和夹层玻璃的抗冲击性能

珍珠母是见于海贝内侧乳白色的生物性复合物；在珍珠母属性的启发下，研究人员设计了一种新型的易延展但又坚韧且高度抗冲击的玻璃。

这种珍珠母仿生材料的冲击耐力比广泛使用的钢化和夹层玻璃高出一倍以上，但它又同时维持了令玻璃成为我们日常生活中最普遍材料的全部独特品质。因其光学、热学、电学、化学和力学性能而备受青睐，从高层建筑到手机，哪里都能看到玻璃的存在。

然而，尽管有所有这些长处，但玻璃是一种本质上脆性的物料。尽管钢化和夹层玻璃比普通玻璃更耐撞击，但这些材料通常也缺乏在那些材料故障会产生严重后果的应用中所需的韧性。

为了构建更好的玻璃，Zhen Yin和同事注意到了珍珠母，这是被纳入软体动物壳内的天然耐冲击材料，因为贝壳能防护它们柔软的身体免被它动物强力咬啮。该材料天然的坚韧性的关键是它有着独特的构造。其构建与砖墙相似，珍珠母是由生物聚合物键合的微观矿物小片叠层组成的，它们在受到应力时能彼此滑动。

Yin等人用硼硅酸盐玻璃薄片设计了一种具有类似能力的夹层玻璃，这些分层的薄片是用一种合成的乙烯-醋酸乙烯酯结合的。通过模仿珍珠母的“小片滑动机制”，所施加的大量的机械能（可能会导致其它玻璃粉碎）可被消散。据研究结果披露，珍珠母样玻璃比钢化和夹层玻璃的抗冲击力高2-3倍。在相关的《视角》文章中，Kyriaki Datsiou对这种新型玻璃的局限性及改善它的途径进行了讨论。

4

肥胖症如何改造了脑部神经性进食抑制系统

据新的研究报告，过量进食可能会通过削减脑子对食物摄入的天然制动能力，进而导致促成病理性进食和肥胖的神经系统变化。这些结果证明了饮食诱发的肥胖症如何改变了小鼠体内的一个关键性的神经性摄食抑制系统的功能；这些发现或能帮助发现针对饮食失调和肥胖的新型治疗标靶。

肥胖症是一种影响全球超过5亿成年人的疾病，它是导致众多其它严重健康问题发生率上升的一个重要因素；肥胖症常被视作全球最紧迫的健康问题之一。尽管肥胖症可与若干罕见发生的内科病因挂钩，但不健康的进食习惯被广泛认做是该病最大的决定因素。

然而，人们对肥胖症如何影响脑子或潜在的神经机制从而促成导致肥胖症的不良进食习惯所知甚少。尽管先前的研究提示，下丘脑外侧区（LHA）对控制进食习惯起着关键性的作用，但为什么有些人会罔顾他们自身健康安全而继续大吃的原因仍然未知。

在一个小鼠的肥胖症模型中，Mark Rossi和同事用单细胞RNA测序与双光子成像钙结合来寻找LHA内特别细胞中的与肥胖症相关的改变。结果确认了一类离散的细胞（即谷氨酸能神经元），它们能在功能上制动进食以抑制超越餍足的食物摄入。然而，Rossi等发现，在喂食高脂、致胖饮食的小鼠中，这些神经元以一种中断这一天然进食抑制系统的方式而发生高度且独特的改性，从而促成了过度进食和肥胖。