3月27日，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)黨組書(shū)記、主任竇賢康在2025中關(guān)村論壇年會(huì)開(kāi)幕式上發(fā)布了2024年度“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”。2024年度“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”主要分布在數(shù)理天文信息、化學(xué)材料能源、地球環(huán)境和生命醫(yī)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。

“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”自2005年啟動(dòng)以來(lái)，已成功舉辦20屆，激發(fā)了廣大科技工作者的科研熱情，弘揚(yáng)了科學(xué)精神，推動(dòng)了基礎(chǔ)研究的科學(xué)普及，促進(jìn)了公眾對(duì)基礎(chǔ)研究的了解、關(guān)心和支持，成為盤(pán)點(diǎn)我國(guó)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域年度成果的重要品牌活動(dòng)。歷年入選進(jìn)展是我國(guó)基礎(chǔ)研究取得重要成果的縮影和代表，在科技界產(chǎn)生良好反響，受到社會(huì)各界廣泛關(guān)注。

遴選活動(dòng)由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)主辦，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)高技術(shù)研究發(fā)展中心（國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)基礎(chǔ)研究管理中心）承辦，分為推薦、初選、終選和審議等四個(gè)環(huán)節(jié)。《中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)》《科技導(dǎo)報(bào)》《中國(guó)科學(xué)院院刊》《中國(guó)科學(xué)基金》《科學(xué)通報(bào)》5家編輯部以及教育部推薦了700多項(xiàng)基礎(chǔ)研究成果，由近140位相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者從中遴選出31項(xiàng)成果，由包括440余位兩院院士在內(nèi)的2700余位專(zhuān)家學(xué)者對(duì)這31項(xiàng)成果進(jìn)行實(shí)名投票，遴選出10項(xiàng)重大科學(xué)研究成果，經(jīng)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)咨詢(xún)委員會(huì)審議，最終確定2024年度“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”。

2024年度“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”分別為：

嫦娥六號(hào)返回樣品

揭示月背28億年前火山活動(dòng)

月球正面和背面火山巖的分布差異極大，是月球二分性的重要體現(xiàn)。月球二分性是指月球正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動(dòng)多少等方面存在的顯著差異。嫦娥六號(hào)（CE-6）任務(wù)首次實(shí)現(xiàn)月球背面采樣返回，為人類(lèi)研究月球背面火山活動(dòng)提供了獨(dú)有的素材。

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李秋立、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所徐義剛和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李春來(lái)等報(bào)道了首批月球背面樣品的研究成果。研究表明嫦娥六號(hào)月壤樣品與位于月球正面的阿波羅任務(wù)和嫦娥五號(hào)任務(wù)返回樣品存在巨大差異，CE-6月壤密度明顯偏低，粒度呈雙峰式分布，鋁和鈣含量高，包含玄武巖、角礫巖、粘結(jié)巖、玻璃和淺色巖屑等，月壤的成分與當(dāng)?shù)匦鋷r成分存在較大差異，顯示月壤來(lái)源的復(fù)雜性。當(dāng)?shù)匦鋷r屬低鈦低鋁類(lèi)型，Sr-Nd-Pb同位素顯示其來(lái)自極度虧損的月幔源區(qū)，形成于約28億年前的火山噴發(fā)。

此外，發(fā)現(xiàn)一期42億年前的玄武質(zhì)火山活動(dòng)產(chǎn)物，指示月球背面南極-艾特肯盆地存在長(zhǎng)期的火山活動(dòng)歷史。28億年玄武巖的同位素年齡彌補(bǔ)了撞擊坑統(tǒng)計(jì)定年曲線在20~32億年間的數(shù)據(jù)空白。CE-6樣品揭示了月球背面樣品的獨(dú)特性，填補(bǔ)了月球背面樣品研究的歷史空白，為研究月球背面火山活動(dòng)、撞擊歷史和月球背面與正面地質(zhì)差異提供了直接證據(jù)，開(kāi)啟了月球研究的新階段。

實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光計(jì)算芯片的

智能推理與訓(xùn)練

以大模型為代表的人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，對(duì)算力的需求呈現(xiàn)遠(yuǎn)超摩爾定律增長(zhǎng)的趨勢(shì)，新興智能計(jì)算范式的發(fā)展迫在眉睫。光具備傳播速度快、表征維度多、計(jì)算功耗低等物理特性。智能光計(jì)算用光子替代電子作為計(jì)算載體，以光的受控傳播實(shí)現(xiàn)計(jì)算，有望對(duì)當(dāng)前計(jì)算范式帶來(lái)顛覆性的突破，成為新一代人工智能發(fā)展的國(guó)際前沿。針對(duì)大規(guī)模可重構(gòu)智能光計(jì)算難題，清華大學(xué)方璐、戴瓊海等摒棄了傳統(tǒng)電子深度計(jì)算的范式，首創(chuàng)了分布式廣度光計(jì)算架構(gòu)，建立干涉-衍射聯(lián)合傳播模型，研制了國(guó)際首款大規(guī)模通用智能光計(jì)算芯片“太極”，實(shí)現(xiàn)每焦耳160萬(wàn)億次運(yùn)算的系統(tǒng)級(jí)能量效率，首次賦能光計(jì)算實(shí)現(xiàn)自然場(chǎng)景千類(lèi)對(duì)象識(shí)別、跨模態(tài)內(nèi)容生成等通用人工智能任務(wù)。

訓(xùn)練和推理是AI大模型核心能力的兩大基石，缺一不可。針對(duì)大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練難題，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了光子傳播對(duì)稱(chēng)性模型，摒棄了電訓(xùn)練反向傳播范式，首創(chuàng)了全前向智能光計(jì)算訓(xùn)練架構(gòu)，擺脫了對(duì)GPU離線訓(xùn)練的依賴(lài)，支撐智能系統(tǒng)的高效精準(zhǔn)光訓(xùn)練。

太極系列芯片實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高效推理與訓(xùn)練，相較于國(guó)際先進(jìn)GPU（依賴(lài)7nm先進(jìn)光刻制程），系統(tǒng)級(jí)能效提升了2個(gè)數(shù)量級(jí)，且僅需百納米級(jí)制程工藝。有望解決電子芯片痛點(diǎn)問(wèn)題，以全新的計(jì)算范式破除人工智能算力困局，以更低的資源消耗和更小的邊際成本，為人工智能大模型、通用人工智能、復(fù)雜智能系統(tǒng)的高速高能效計(jì)算探索新路徑。

闡明單胺類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制

及相關(guān)精神疾病藥物調(diào)控機(jī)理

大腦神經(jīng)元之間的信息傳遞是構(gòu)成認(rèn)知與情感功能的基礎(chǔ)。神經(jīng)遞質(zhì)“釋放一回收一再填充”的循環(huán)過(guò)程是神經(jīng)信號(hào)傳遞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這一過(guò)程的紊亂與多種精神疾病的發(fā)生密切相關(guān)，如抑郁癥、注意缺陷多動(dòng)障礙等。神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體是一類(lèi)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)神經(jīng)遞質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)摹翱爝f員”，主要介導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)的循環(huán)過(guò)程，確保了神經(jīng)信號(hào)的精準(zhǔn)傳遞。因此調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體的活性成為治療精神疾病的核心策略。然而，相關(guān)靶向藥物存在副作用大和藥物濫用等問(wèn)題；人們對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體工作機(jī)制的理解也尚不深入，因此缺乏精準(zhǔn)設(shè)計(jì)精神疾病藥物的基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所趙巖團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院物理研究所姜道華等，利用冷凍電鏡技術(shù)揭開(kāi)了多種關(guān)鍵神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體的神秘面紗，系統(tǒng)闡明了它們識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺、去甲腎上腺素、甘氨酸和囊泡單胺的過(guò)程。此外，該研究揭示了神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體與多種精神疾病藥物的精準(zhǔn)作用機(jī)制，展現(xiàn)了不同神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體多樣化、特異性的藥物結(jié)合口袋，并發(fā)現(xiàn)了新型低成癮性藥物結(jié)合位點(diǎn)，為設(shè)計(jì)副作用小、成癮性低的精神疾病治療藥物提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

該進(jìn)展不僅深化了對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)介導(dǎo)大腦信息傳遞的理解，也為開(kāi)發(fā)更高效、更安全的精神疾病藥物奠定了基礎(chǔ)，具有重要的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

實(shí)現(xiàn)原子級(jí)特征尺度

與可重構(gòu)光頻相控陣的納米激光器

20世紀(jì)的四大發(fā)明中，晶體管和激光器占據(jù)重要地位。晶體管依托電子，激光器依托光子。電子和光子作為兩類(lèi)基本粒子，均可用于承載能量與信息。電力的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了工業(yè)革命和現(xiàn)代化進(jìn)程，極大提升了社會(huì)生產(chǎn)力；而作為信息載體的電子芯片，則催生了信息技術(shù)革命，引領(lǐng)人類(lèi)邁入數(shù)字化時(shí)代。自1960年美國(guó)科學(xué)家梅曼成功研制出首臺(tái)激光器以來(lái)，激光技術(shù)便在兩個(gè)極端方向上不斷拓展：一方面，向超高功率發(fā)展，例如用于可控核聚變的中國(guó)神光激光裝置。正如錢(qián)學(xué)森先生形象地描述，這一技術(shù)相當(dāng)于在地球上創(chuàng)造一個(gè)“小太陽(yáng)”，未來(lái)有望提供穩(wěn)定而持久的清潔能源。另一方面，激光器的微型化趨勢(shì)日益加速。正如晶體管的微縮推動(dòng)了電子芯片的發(fā)展，微型激光器的進(jìn)步極大促進(jìn)了光子技術(shù)的革新。

在這一背景下，北京大學(xué)馬仁敏等提出了奇點(diǎn)色散方程，建立了介電體系突破衍射極限的理論框架，并成功研制出模式體積最小的激光器——奇點(diǎn)介電納米激光器，首次將激光器的特征尺度推進(jìn)至原子級(jí)別。此外，他們還基于納米激光器構(gòu)建了可重構(gòu)光頻相控陣，使得納米激光器陣列可以“同步起舞”，生成可重構(gòu)的任意相干激射圖案。相較于常規(guī)激光器，納米激光器具有小體積、低能耗等特點(diǎn)，在信息技術(shù)、傳感探測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)現(xiàn)自旋超固態(tài)巨磁卡效應(yīng)

與極低溫制冷新機(jī)制

超固態(tài)是一種在極低溫環(huán)境下涌現(xiàn)的新奇量子物態(tài)，于20世紀(jì)60年代末，由諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主A. Leggett等學(xué)者從理論上提出。超固態(tài)的獨(dú)特之處在于同時(shí)具備固體與超流體的雙重特性，并通過(guò)量子疊加效應(yīng)共存于同一系統(tǒng)中。經(jīng)多年研究，除冷原子氣模擬實(shí)驗(yàn)取得進(jìn)展外，在固體物質(zhì)中尚未能尋覓到超固態(tài)存在的確鑿實(shí)驗(yàn)證據(jù)。因此，在《科學(xué)》雜志創(chuàng)刊125周年之際公布的全世界最前沿的125個(gè)科學(xué)問(wèn)題中，“固體中是否可能存在超流現(xiàn)象？如何實(shí)現(xiàn)？”被列為其中之一。

中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所/中國(guó)科學(xué)院大學(xué)蘇剛、李偉，中國(guó)科學(xué)院物理研究所孫培杰和北京航空航天大學(xué)金文濤等在三角晶格阻挫量子磁體磷酸鈉鋇鈷中取得了重大突破。研究發(fā)現(xiàn)該阻挫量子磁體實(shí)現(xiàn)超固態(tài)的磁性對(duì)應(yīng)，即自旋超固態(tài)。中子譜學(xué)給出了其固態(tài)序和超流序共存的證據(jù)，與理論預(yù)測(cè)高度符合，這是首次在固體材料中找到自旋超固態(tài)存在的可靠實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)該自旋超固態(tài)的巨磁卡效應(yīng)，利用其強(qiáng)漲落的量子特性，在磁場(chǎng)調(diào)控下成功實(shí)現(xiàn)了94 mK（零下273.056攝氏度）的極低溫，開(kāi)辟了無(wú)氦-3極低溫固體制冷新途徑。目前，所研發(fā)的固態(tài)制冷測(cè)量器件已實(shí)現(xiàn)了無(wú)氦-3條件下的極低溫電導(dǎo)測(cè)量，最低測(cè)量溫度達(dá)到25 mK。其他面向?qū)嶋H應(yīng)用的固態(tài)制冷器件也在探索與研制中。隨著量子材料固態(tài)制冷技術(shù)的不斷發(fā)展，有望為量子科技、空間探測(cè)等國(guó)家重大需求提供重要的技術(shù)支撐。

異體CAR-T細(xì)胞療法

治療自身免疫病

長(zhǎng)期以來(lái)，徹底治愈紅斑狼瘡、硬皮病、多發(fā)性硬化癥等自身免疫性疾病，是全球共同面臨的醫(yī)學(xué)難題。現(xiàn)有免疫抑制藥物雖然可在一定程度上緩解病情，卻不總能阻止疾病的進(jìn)展，反而可能帶來(lái)嚴(yán)重的副作用。自體CAR-T療法在自身免疫病的治療中已取得了初顯療效，但與自體CAR-T療法不同，同種異體CAR-T細(xì)胞具有顯著的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兙邆洹爱愺w通用性”，即可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的異體細(xì)胞產(chǎn)品為不同患者提供治療，無(wú)需個(gè)性化制備，簡(jiǎn)化了治療流程并提高了可及性。

海軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院（上海長(zhǎng)征醫(yī)院）徐滬濟(jì)、華東師范大學(xué)杜冰、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院吳華香和華東師范大學(xué)劉明耀等創(chuàng)新性地對(duì)來(lái)自健康供者的細(xì)胞進(jìn)行基因編輯后研制的異體通用型CAR-T細(xì)胞，在保障安全的前提下，成功治療了2例嚴(yán)重難治性硬皮病和1例炎性肌病患者，取得了顯著的療效，對(duì)廣泛使用CAR-T細(xì)胞療法和降低其治療費(fèi)用起到了極大的推動(dòng)作用。

該研究為CAR-T細(xì)胞療法在其他免疫疾病領(lǐng)域的應(yīng)用打開(kāi)了新的大門(mén)，有望成為治療多種免疫系統(tǒng)疾病的常規(guī)治療手段，為全球患者提供更多的治療選擇。同時(shí)，該研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，推動(dòng)了免疫細(xì)胞編輯和治療技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，為細(xì)胞治療產(chǎn)品的研發(fā)帶來(lái)了新的思路。

額外X染色體多維度影響

男性生殖細(xì)胞發(fā)育

人類(lèi)性染色體存在差異：男性為XY，女性為XX。X染色體包含約1000個(gè)基因，而Y染色體僅有約50個(gè)基因。為維持X染色體基因表達(dá)的平衡，女性細(xì)胞會(huì)隨機(jī)失活一條X染色體。若這種平衡被打破，可能引發(fā)疾病。例如，克氏綜合征患者性染色體為XXY，是導(dǎo)致男性不育最常見(jiàn)的遺傳病因之一，其生殖細(xì)胞在青春期前就大量丟失。盡管其病因在1959年就已確定，但生殖細(xì)胞丟失之前發(fā)生了什么，何時(shí)出現(xiàn)發(fā)育異常，以及X染色體如何發(fā)揮作用，此前并不清楚。

北京大學(xué)喬杰、袁鵬、閆麗盈、魏瑗等研究發(fā)現(xiàn)，克氏綜合征患者的生殖細(xì)胞早在胎兒期就已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的發(fā)育阻滯，并且從多維度揭示了其中的機(jī)制：在克氏綜合征患者的生殖細(xì)胞中，額外X染色體未失活，導(dǎo)致X染色體基因表達(dá)過(guò)量，從而引發(fā)了與維持細(xì)胞幼稚狀態(tài)相關(guān)的基因（如WNT和TGF-β通路、多能性、有絲分裂基因）表達(dá)上調(diào)，而與生殖細(xì)胞分化相關(guān)的基因（如減數(shù)分裂、piRNA代謝、癌睪基因）表達(dá)下調(diào)，最終導(dǎo)致發(fā)育阻滯。此外，支持細(xì)胞與生殖細(xì)胞之間遷移相關(guān)的信號(hào)異常，阻礙了生殖細(xì)胞向睪丸索基底部遷移，加劇了發(fā)育阻滯。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)抑制TGF-β通路可以促進(jìn)克氏綜合征胎兒生殖細(xì)胞分化，從而為克氏綜合征不育癥的早期治療提供重要的理論基礎(chǔ)。

凝聚態(tài)物質(zhì)中

引力子模的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言的一種神奇現(xiàn)象，它由時(shí)空的劇烈擾動(dòng)產(chǎn)生，其基本量子特征表現(xiàn)為自旋為2的引力子。另一方面，凝聚態(tài)物理專(zhuān)注于研究材料中出現(xiàn)的各種物理現(xiàn)象。近年來(lái)，物理學(xué)家將廣義相對(duì)論中的幾何描述方法引入到凝聚態(tài)物理的某些體系中，特別是在分?jǐn)?shù)量子霍爾系統(tǒng)中。如果擾動(dòng)這些系統(tǒng)的量子空間測(cè)度，可能會(huì)涌現(xiàn)出類(lèi)似“引力波”的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的量子特征與引力子相似，被稱(chēng)為引力子模，是一種自旋為2的低能集體激發(fā)模式。

南京大學(xué)杜靈杰等搭建了極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)共振非彈性偏振光散射平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)使用的樣品是砷化鎵半導(dǎo)體量子阱，其中的兩維電子氣在強(qiáng)磁場(chǎng)下形成分?jǐn)?shù)量子霍爾液體。實(shí)驗(yàn)測(cè)量是一個(gè)雙光子拉曼散射過(guò)程，入射光子被量子液體吸收，然后量子液體再發(fā)射出一個(gè)光子。由于光子自旋為1，不同自旋的入射及出射光子可以產(chǎn)生自旋為0及+2和―2的元激發(fā)，自旋只為+2或―2的激發(fā)就是引力子模。最終在分?jǐn)?shù)量子霍爾液體中首次成功觀察到引力子模，并發(fā)現(xiàn)其具有手性。

這是首次探測(cè)到具有引力子特征的準(zhǔn)粒子。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果從兩維空間角度證實(shí)了度規(guī)擾動(dòng)的量子是自旋2的低能激發(fā)，進(jìn)而讓凝聚態(tài)材料成為探索宇宙尺度物理的“人造”實(shí)驗(yàn)室，提供了探索解決量子引力問(wèn)題的新思路。同時(shí)該成果證實(shí)了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)全新的幾何描述，開(kāi)辟了關(guān)聯(lián)物態(tài)幾何實(shí)驗(yàn)研究的新方向，有望對(duì)探測(cè)半導(dǎo)體電子系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算起到推動(dòng)作用。

高能量轉(zhuǎn)化效率

錒系輻射光伏微核電池的創(chuàng)制

在我國(guó)核能快速發(fā)展的背景下，伴隨而來(lái)的大量核廢料中含有半衰期長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年到百萬(wàn)年的錒系核素，長(zhǎng)期被視為環(huán)境負(fù)擔(dān)。為此，蘇州大學(xué)王殳凹、王亞星和西北核技術(shù)研究所/湘潭大學(xué)歐陽(yáng)曉平等提出了一種新型錒系輻射光伏核電池的技術(shù)方案，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)將核廢料中錒系核素衰變釋放的能量轉(zhuǎn)化為持久電能，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。

傳統(tǒng)輻射光伏核電池在利用錒系核素衰變能時(shí)，會(huì)受到α粒子自吸收效應(yīng)的限制，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率較低，難以充分發(fā)揮錒系核素所蘊(yùn)含的巨大能量。為突破這一瓶頸，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入“聚結(jié)型能量轉(zhuǎn)換器”概念，通過(guò)在分子級(jí)別上將放射性核素與能量轉(zhuǎn)換單元緊密耦合，從根本上克服了自吸收效應(yīng)，大幅提升了衰變能轉(zhuǎn)換效率。實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)將核廢料中關(guān)鍵的錒系核素243Am均勻摻入稀土發(fā)光配位聚合物晶格中，形成了緊密耦合的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，在1%的243Am摻雜條件下，該材料在內(nèi)輻照下可產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的自發(fā)光，其衰變能到光能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)3.43%。進(jìn)一步結(jié)合鈣鈦礦光伏電池后，總能量轉(zhuǎn)換效率突破0.889%，單位活度功率可達(dá)139 μW·Ci?1，并在連續(xù)運(yùn)行200小時(shí)的測(cè)試中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能穩(wěn)定性。

這一錒系輻射光伏核電池設(shè)計(jì)思路，在錒系元素化學(xué)與能量轉(zhuǎn)換器件之間架起了橋梁，兼具基礎(chǔ)研究深度和潛在應(yīng)用前景，為高效微型核電池開(kāi)發(fā)提供了理論基礎(chǔ)，也為放射性廢物的資源化利用提供了新的思路。

發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞

影響宿主星系形成演化的重要證據(jù)

星系是宇宙結(jié)構(gòu)的基本組成單元。星系之所以發(fā)光，主要是因?yàn)槠鋬?nèi)部含有數(shù)千億顆恒星。按照星系恒星形成能力的強(qiáng)弱，天文學(xué)家一般把星系分為兩類(lèi)：較為年輕、能夠持續(xù)產(chǎn)生新的恒星的“恒星形成星系”（如銀河系），和較年老、幾乎沒(méi)有新的恒星形成的“寧?kù)o星系”（比如M87星系）。研究恒星形成星系如何轉(zhuǎn)變?yōu)閷庫(kù)o星系，即星系如何由“生”到“死”的問(wèn)題，是星系宇宙學(xué)的最核心任務(wù)之一。

圍繞這一核心任務(wù)，約半個(gè)世紀(jì)前科學(xué)家就提出星系的中心黑洞在成長(zhǎng)過(guò)程中釋放的巨大能量對(duì)星系的形成演化有重要影響。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，這一理論已成為當(dāng)前主流星系形成演化模型的共識(shí)。然而，長(zhǎng)期以來(lái)黑洞如何影響星系的形成演化一直缺乏明確的觀測(cè)證據(jù)，這也成為當(dāng)前亟待解決的重要科學(xué)問(wèn)題。

針對(duì)這一重要科學(xué)問(wèn)題，南京大學(xué)王濤等創(chuàng)新性地開(kāi)始探索中心黑洞質(zhì)量與星系冷氣體含量之間的關(guān)系。該研究首次揭示了中心黑洞的質(zhì)量是調(diào)制星系中冷氣體含量的最關(guān)鍵的物理量：中心黑洞質(zhì)量越高的星系其冷氣體含量越低。而冷氣體又是星系中恒星形成的原料，因此這一發(fā)現(xiàn)對(duì)中心黑洞影響星系形成演化提供了重要的觀測(cè)證據(jù)。很大程度上中心黑洞影響宿主星系的恒星形成是通過(guò)從源頭上限制恒星形成的原料——冷氣體的含量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該結(jié)果闡明了寧?kù)o星系普遍具有一個(gè)較大質(zhì)量中心黑洞的原因，確立了中心黑洞在調(diào)控星系生命周期中的核心地位，向著最終解開(kāi)星系生死轉(zhuǎn)變的謎團(tuán)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。