2013年世界科技發(fā)展回顧——基礎(chǔ)研究
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來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 美 國(guó) 原子物理研究取得進(jìn)展，暗物質(zhì)研究更加接近突破，天文研究活躍。 丁肇中團(tuán)隊(duì)觀察到宇宙射線流中正電子存在的比率符合關(guān)于暗物質(zhì)存在理論的預(yù)測(cè)，向最終找到暗物質(zhì)存在的可靠證據(jù)又邁進(jìn)了一步。 歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)及美國(guó)明尼蘇達(dá)地底實(shí)驗(yàn)室報(bào)告了鎖定暗物質(zhì)的初步線索。計(jì)算結(jié)果表明其是大質(zhì)量弱相互作用粒子(WIMP)的可能性為99.81%，也就是確定性為3西格瑪水平。 美國(guó)桑福德地下研究中心的大型地下氙探測(cè)器(LUX)實(shí)驗(yàn)發(fā)布實(shí)驗(yàn)報(bào)告，宣布排除了大質(zhì)量弱相互作用粒子(WIMPs)作為暗物質(zhì)候選者。 美研究人員利用開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)尋找到88億個(gè)半徑是地球半徑的1到2倍、背景輻射量是地球1到4倍的行星，另一項(xiàng)研究統(tǒng)計(jì)銀河系中圍繞各自紅矮星運(yùn)行的行星為600億顆。這些星體在其不同階段可能適合生命存在。 美國(guó)和瑞士的獨(dú)立研究都報(bào)告了一顆有著極短軌道周期、圍繞天鵝座Kepler-78運(yùn)行的行星，其大小、質(zhì)量和組成成分和地球高度相似。美國(guó)國(guó)家航空航天局宣布迄今最宜居和最接近太陽(yáng)系的類(lèi)地行星分別為開(kāi)普勒-62e和開(kāi)普勒-62f。測(cè)算顯示它們溫度適宜，表面覆蓋著海洋。 美加天文學(xué)家借助夏威夷凱克天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)環(huán)繞太陽(yáng)系外恒星HR8799運(yùn)行的一顆行星的大氣中含有水蒸氣和一氧化碳，但沒(méi)有甲烷。 研究表明，元素鉬的一種氧化礦物對(duì)生命的起源至關(guān)重要，而已知這種氧化物只存在于火星。 美國(guó)研究人員在銀河系中心黑洞邊緣處首次觀測(cè)到恒星形成的圖像。美國(guó)一研究小組探明了超大質(zhì)量黑洞附近大質(zhì)量恒星間相互作導(dǎo)致黑洞吸積率低的機(jī)制。 研究人員在恒星團(tuán)中首次發(fā)現(xiàn)了“凌日”行星，確認(rèn)木星土星內(nèi)漂浮有大量鉆石礦物，提出了月表特殊礦物來(lái)自隕星撞擊殘余的理論。一項(xiàng)聯(lián)合研究首次確定了一顆系外行星的真實(shí)顏色。 加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家們證明能夠使用一個(gè)銫原子的高頻物質(zhì)波測(cè)量時(shí)間及確定物質(zhì)性質(zhì)。 英 國(guó) 英科學(xué)家獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，新的宇宙膨脹理論誕生，基礎(chǔ)物理研究和天文學(xué)出現(xiàn)新成果。 英國(guó)科學(xué)家彼得·希格斯因其在量子理論方面的發(fā)現(xiàn)與比利時(shí)共同學(xué)者獲得了2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 愛(ài)丁堡大學(xué)兩位科學(xué)家提出了新的宇宙膨脹理論，對(duì)宇宙大爆炸遺留下的宇宙微波背景輻射的溫度波動(dòng)現(xiàn)象提出新解釋?zhuān)赋鲇钪嬖诳臻g上應(yīng)該呈現(xiàn)馬鞍一樣彎曲的形狀。 由美英研究人員組成的國(guó)際小組成功地造出了一種桌面級(jí)別、能?chē)姵龆檀僬娮用}沖的反物質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置，可被用來(lái)模擬黑洞或脈沖星釋放的輻射。 圣安德魯斯大學(xué)科學(xué)家使用“牽引光束”技術(shù)，首次在不調(diào)節(jié)光線焦點(diǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)微觀層面上牽引目標(biāo)物體，將聚苯乙烯微粒移向了牽引光束。 英美科學(xué)家利用氡-220和鐳-224的短光束，首次觀察到了部分原子核能分布為不對(duì)稱(chēng)的梨形。 英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)冰體彗星與巖石行星相撞，或巖石隕星與包裹著冰層的行星相撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氨基酸。 科學(xué)家從距離地面約27公里的大氣層中發(fā)現(xiàn)了單細(xì)胞硅藻的殘存片段，有觀點(diǎn)認(rèn)為這是地外生命來(lái)到地球的首個(gè)證據(jù)。 英國(guó)天文學(xué)家從150光年外一顆白矮星周?chē)男求w碎片中發(fā)現(xiàn)了氧、鎂、硅、鐵等元素的痕跡，顯示這些碎片可能是一顆含有大量水分的行星留下的殘骸。 牛津大學(xué)研究人員找到了一種測(cè)量量子比特狀態(tài)之后原則上部分恢復(fù)測(cè)量之前狀態(tài)的方法，能夠在很大程度上解決量子計(jì)算系統(tǒng)最大挑戰(zhàn)之一的量子退相干現(xiàn)象。 俄羅斯 科學(xué)院大規(guī)模改組，基礎(chǔ)科研投入加大。 2013年俄羅斯科學(xué)院經(jīng)歷了大規(guī)模改組。俄羅斯聯(lián)邦總統(tǒng)普京批準(zhǔn)了《關(guān)于俄羅斯科學(xué)院、改組國(guó)有科學(xué)院及對(duì)部分聯(lián)邦法律進(jìn)行修訂》的聯(lián)邦法，同時(shí)還簽批了《關(guān)于聯(lián)邦科研機(jī)構(gòu)管理署》總統(tǒng)令，成立直屬于俄聯(lián)邦政府的權(quán)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)俄羅斯科學(xué)院各研究所人員和國(guó)有資產(chǎn)的管理工作。 俄羅斯對(duì)科研部門(mén)的財(cái)政支持也在加大。普京在年底表示：“沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家能在科學(xué)工作所有方面同樣成功運(yùn)作，特別在基礎(chǔ)科學(xué)研究方面，因此必須明確首要方向，國(guó)家資金的主要部分將集中在這些首要方向上?！辈⒈硎疚磥?lái)3年將通過(guò)俄羅斯科學(xué)基金投入近480億盧布發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)研究。 德 國(guó) 德國(guó)在原子物理、微磁體研究方面獲得突破，人工智能等領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，慕尼黑工業(yè)大學(xué)等發(fā)現(xiàn)Skyrmionen自漩磁區(qū)可以在磁單極子的幫助下被刪除。而漢堡大學(xué)則成功透過(guò)自旋極化電流來(lái)產(chǎn)生及消滅單一skyrmion，實(shí)現(xiàn)了在有無(wú)skyrmion的狀態(tài)之間切換。此外，漢堡大學(xué)還通過(guò)特定的原子操作構(gòu)建出只有5個(gè)鐵原子的世界最小磁鐵，并展示其磁化方向的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 哥廷根大學(xué)等開(kāi)發(fā)了一種可以存儲(chǔ)和讀取超短電脈沖的只有幾納米厚的薄層系統(tǒng)，使用短激光脈沖沖擊薄層材料，實(shí)現(xiàn)自旋電流的流動(dòng)、定位和存儲(chǔ)。 于利希研究中心等成功繪制了迄今為止最精細(xì)的人類(lèi)大腦三維數(shù)據(jù)模型(BigBrain)。這個(gè)模型分辨率為20微米，由1萬(wàn)億字節(jié)的數(shù)據(jù)整合而成。 比勒費(fèi)爾德大學(xué)制造出有學(xué)習(xí)能力的納米憶阻器元件用于人工智能模擬，大小只有人類(lèi)頭發(fā)直徑的600分之一。而伯恩斯坦計(jì)算神經(jīng)科學(xué)中心則研發(fā)了一種新的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述視覺(jué)神經(jīng)元處理圖像的行為模式。 斯圖加特大學(xué)的研究記錄下了電子在原子云中留下的痕跡。一個(gè)研究小組拍攝到了一個(gè)離子型分子晶體在激光照射后由電絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體的全過(guò)程。 慕尼黑工業(yè)大學(xué)全新發(fā)現(xiàn)并表征了一類(lèi)納米尺度上的摩擦，稱(chēng)之為“解吸粘結(jié)”，闡述了摩擦表面的化學(xué)屬性和溶液性質(zhì)對(duì)摩擦的影響?；鶢柎髮W(xué)發(fā)現(xiàn)了不相溶的液體之間有一個(gè)厚度小于1納米的有序晶體層。慕尼黑大學(xué)發(fā)現(xiàn)PGRL1在光合作用的循環(huán)電子傳遞調(diào)控中起到至關(guān)重要的作用。 德國(guó)學(xué)者首次重構(gòu)了埃姆間冰期時(shí)段的雜亂冰層，分析出了埃姆間冰期時(shí)期格陵蘭島的溫度和結(jié)冰情況。 研究人員利用一塊在西班牙發(fā)現(xiàn)的距今大約40萬(wàn)年的古人類(lèi)腿骨成功破譯出迄今最古老人類(lèi)家族DNA。 歐洲核子研究中心(CERN)的物理學(xué)家們使用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)進(jìn)行的質(zhì)子—鉛離子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生出了有史以來(lái)最小的人造液滴——僅為3個(gè)到5個(gè)質(zhì)子大小。目前認(rèn)為，這種液滴與緊隨宇宙大爆炸之后出現(xiàn)的物質(zhì)——夸克—膠子等離子體的原生狀態(tài)非常相似。 維也納大學(xué)的物理學(xué)家們11月發(fā)表論文稱(chēng)，他們完成了迄今最宏觀的波粒二象性觀察實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)了一個(gè)巨大的卟啉核全氟烷基鏈樹(shù)樣分子的波動(dòng)性，分子中包含超過(guò)800個(gè)原子。 法 國(guó) 法國(guó)學(xué)術(shù)界通過(guò)密切的合作開(kāi)展研究工作，在地球物理、量子物理等領(lǐng)域接連取得成果。 李宏策 (本報(bào)駐法國(guó)記者)法國(guó)國(guó)家科研中心統(tǒng)一協(xié)調(diào)科研院所、大學(xué)與企業(yè)的基礎(chǔ)研究工作。該中心與法國(guó)地質(zhì)礦業(yè)研究局(BRGM)在共同研究領(lǐng)域制定確立了10個(gè)優(yōu)先合作項(xiàng)目，以加強(qiáng)地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。 法國(guó)研究人員將幾微米大小的鐵粒置于兩塊金剛石的尖端，借助歐洲同步加速器輻射研究所的高速X射線衍射技術(shù)，測(cè)定出超高壓下鐵的熔點(diǎn)，并估算出地核內(nèi)部溫度約為6000攝氏度。 法國(guó)科學(xué)家首次完成了兩個(gè)原子之間的范德華力的直接測(cè)量。研究中實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有高激發(fā)態(tài)電子的原子的精確控制，從而直接測(cè)得了范德華力。這一成果為量子信息設(shè)備的研發(fā)與制造開(kāi)辟了道路。 加拿大 境內(nèi)最大的射電望遠(yuǎn)鏡開(kāi)工，首次探測(cè)到宇宙大爆炸中輻射出的光發(fā)生的扭曲。 加拿大30年來(lái)第一座最大研究用射電望遠(yuǎn)鏡在不列顛哥倫比亞省彭蒂克頓開(kāi)始興建，該項(xiàng)目計(jì)劃繪制70億到110億光年、迄今最深遠(yuǎn)的3維宇宙空間圖。 一個(gè)由美國(guó)和加拿大科學(xué)家組成的國(guó)際研究小組，提出了一種為陷落反氫原子制冷的新方法，能使反氫原子溫度比現(xiàn)在所能達(dá)到的溫度低25倍，可能大大推動(dòng)反物質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究。 加拿大麥吉爾大學(xué)牽頭的一個(gè)國(guó)際天文小組成功探測(cè)到了來(lái)自宇宙大爆炸的光在旅途中發(fā)生的扭曲。 加拿大滑鐵盧市圓周理論物理研究所的天體物理學(xué)家推測(cè)，當(dāng)一顆四維恒星塌縮為一個(gè)黑洞時(shí)，其噴射的殘骸形成了我們的宇宙——這一假設(shè)或許有助于解釋宇宙為何從所有方向看起來(lái)都是如此一致。 日 本 發(fā)現(xiàn)“水滑石”可以吸取、吐出空氣中的二氧化碳，分析出地球會(huì)從兩極向宇宙發(fā)射波長(zhǎng)為千米級(jí)的電波。 日本北海道大學(xué)的研究人員利用金屬中自由電子的活動(dòng)規(guī)律開(kāi)發(fā)出一種新型“光鑷子”，用這種鑷子可以自由的捕捉到比細(xì)胞還要小的高分子粒子。該研究有利于化學(xué)合成以及生物DNA的深入研究。 日本海洋研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)出可設(shè)置在11000米深的深海海底的“超深海型”海底地震儀。該地震儀采用球形設(shè)計(jì)，解決了深海中使用的耐壓性問(wèn)題。目前該儀器已經(jīng)在宮城縣附近的日本海溝海域成功進(jìn)行了測(cè)試。 日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)，被稱(chēng)為“水滑石”的粘土礦物具有可以吸取、吐出空氣中的二氧化碳的所謂“呼吸”特性。該研究對(duì)于全球規(guī)模的碳循環(huán)研究提供了新的思路。 日本北海道大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生南極底層水的新區(qū)域。南極底層水是南極海水深3000米之下低溫高密度的底層流動(dòng)水體，也是推動(dòng)全球規(guī)模的深海海流大循環(huán)的主要力量。以往人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三處產(chǎn)生南極底層水的區(qū)域。此次發(fā)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境、海底地形塑造、礦產(chǎn)資源形成等方面的研究有重要影響。 日本理化學(xué)研究所的研究人員與中國(guó)、英國(guó)的研究人員通過(guò)研究全遺傳信息發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)化中，與蜥蜴類(lèi)和蛇類(lèi)相比，龜類(lèi)動(dòng)物與鱷魚(yú)和恐龍具有更近的起源。 日本東北大學(xué)、名古屋大學(xué)、京都大學(xué)等的研究人員通過(guò)長(zhǎng)期分析日本地球磁場(chǎng)觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)回的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)地球會(huì)從兩極向宇宙空間連續(xù)發(fā)射波長(zhǎng)為千米級(jí)的電波，該電波的頻率還會(huì)隨地球的自轉(zhuǎn)發(fā)生變化。 日本東北大學(xué)與丹麥哥本哈根大學(xué)的研究人員組成的一個(gè)研究小組從格陵蘭西南部的一塊已經(jīng)有38億年歷史的巖石中，發(fā)現(xiàn)了生活在當(dāng)時(shí)海洋中的微生物的痕跡，這也是世界上最古老的生命的痕跡。 韓 國(guó) 加速器項(xiàng)目取得進(jìn)展，高技術(shù)項(xiàng)目獲得了一批成果。 2013年韓國(guó)浦項(xiàng)加速器研究所正式啟動(dòng)第四代放射光加速器(PAL-XFEL)項(xiàng)目。開(kāi)工建造的第四代放射光加速器使用0.1納米(百億分之一米)波長(zhǎng)的X光，能量達(dá)到10GeV。 2013年，韓國(guó)政府提出讓防衛(wèi)事業(yè)與創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的口號(hào)，加大在國(guó)防產(chǎn)業(yè)上的基礎(chǔ)研發(fā)投入，并不斷實(shí)現(xiàn)突破。 3月，韓國(guó)防衛(wèi)事業(yè)廳宣布韓國(guó)型機(jī)動(dòng)直升機(jī)正式研發(fā)成功。該國(guó)家科研項(xiàng)目，共耗資1.3萬(wàn)億韓元(約合72億元人民幣)。機(jī)載設(shè)備包括三維電子地圖和4軸自動(dòng)飛行操作裝置。 7月，韓國(guó)現(xiàn)代重工宣布通過(guò)多家機(jī)構(gòu)的共同研究成功為新一代船舶用上數(shù)字雷達(dá)。分辨率比同類(lèi)產(chǎn)品高2倍，惡劣條件下可探知10公里之外大約70厘米大小的物體。 以色列 密碼學(xué)研究獲殊榮，外太空氣象探測(cè)有進(jìn)展，航天監(jiān)測(cè)空氣污染有新方法，最小超導(dǎo)磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x誕生。 以色列魏茲曼科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所的研究人員與一位美國(guó)學(xué)者共同獲得2012年圖靈獎(jiǎng)。 魏茲曼科學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，天王星和海王星表面的極速風(fēng)暴高度有限且只向行星表面和內(nèi)部延伸。 特拉維夫大學(xué)的研究人員宣布了一種使用通用衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)城市空氣污染狀況的技術(shù)。該技術(shù)可以快速提供大城市污染趨勢(shì)的可靠分析，也可分析碳排放量。 魏茲曼科學(xué)院的科學(xué)家研制出了世界上最小的超導(dǎo)磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x，其靈敏性和分辨率打破了世界紀(jì)錄。 |
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