2013年世界科技發(fā)展回顧——基礎(chǔ)研究
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來源：科技日報 美 國 原子物理研究取得進展，暗物質(zhì)研究更加接近突破，天文研究活躍。 丁肇中團隊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，向最終找到暗物質(zhì)存在的可靠證據(jù)又邁進了一步。 歐洲大型強子對撞機及美國明尼蘇達地底實驗室報告了鎖定暗物質(zhì)的初步線索。計算結(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。 美國桑福德地下研究中心的大型地下氙探測器(LUX)實驗發(fā)布實驗報告，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。 美研究人員利用開普勒太空望遠鏡數(shù)據(jù)尋找到88億個半徑是地球半徑的1到2倍、背景輻射量是地球1到4倍的行星，另一項研究統(tǒng)計銀河系中圍繞各自紅矮星運行的行星為600億顆。這些星體在其不同階段可能適合生命存在。 美國和瑞士的獨立研究都報告了一顆有著極短軌道周期、圍繞天鵝座Kepler-78運行的行星，其大小、質(zhì)量和組成成分和地球高度相似。美國國家航空航天局宣布迄今最宜居和最接近太陽系的類地行星分別為開普勒-62e和開普勒-62f。測算顯示它們溫度適宜，表面覆蓋著海洋。 美加天文學家借助夏威夷凱克天文臺的望遠鏡，發(fā)現(xiàn)環(huán)繞太陽系外恒星HR8799運行的一顆行星的大氣中含有水蒸氣和一氧化碳，但沒有甲烷。 研究表明，元素鉬的一種氧化礦物對生命的起源至關(guān)重要，而已知這種氧化物只存在于火星。 美國研究人員在銀河系中心黑洞邊緣處首次觀測到恒星形成的圖像。美國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制。 研究人員在恒星團中首次發(fā)現(xiàn)了“凌日”行星，確認木星土星內(nèi)漂浮有大量鉆石礦物，提出了月表特殊礦物來自隕星撞擊殘余的理論。一項聯(lián)合研究首次確定了一顆系外行星的真實顏色。 加利福尼亞大學伯克利分校的物理學家們證明能夠使用一個銫原子的高頻物質(zhì)波測量時間及確定物質(zhì)性質(zhì)。 英 國 英科學家獲得諾貝爾物理學獎，新的宇宙膨脹理論誕生，基礎(chǔ)物理研究和天文學出現(xiàn)新成果。 英國科學家彼得·希格斯因其在量子理論方面的發(fā)現(xiàn)與比利時共同學者獲得了2013年諾貝爾物理學獎。 愛丁堡大學兩位科學家提出了新的宇宙膨脹理論，對宇宙大爆炸遺留下的宇宙微波背景輻射的溫度波動現(xiàn)象提出新解釋，指出宇宙在空間上應(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際小組成功地造出了一種桌面級別、能噴出短促正電子脈沖的反物質(zhì)實驗裝置，可被用來模擬黑洞或脈沖星釋放的輻射。 圣安德魯斯大學科學家使用“牽引光束”技術(shù)，首次在不調(diào)節(jié)光線焦點的前提下實現(xiàn)微觀層面上牽引目標物體，將聚苯乙烯微粒移向了牽引光束。 英美科學家利用氡-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稱的梨形。 英國科學家發(fā)現(xiàn)，當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，會產(chǎn)生氨基酸。 科學家從距離地面約27公里的大氣層中發(fā)現(xiàn)了單細胞硅藻的殘存片段，有觀點認為這是地外生命來到地球的首個證據(jù)。 英國天文學家從150光年外一顆白矮星周圍的星體碎片中發(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。 牛津大學研究人員找到了一種測量量子比特狀態(tài)之后原則上部分恢復(fù)測量之前狀態(tài)的方法，能夠在很大程度上解決量子計算系統(tǒng)最大挑戰(zhàn)之一的量子退相干現(xiàn)象。 俄羅斯 科學院大規(guī)模改組，基礎(chǔ)科研投入加大。 2013年俄羅斯科學院經(jīng)歷了大規(guī)模改組。俄羅斯聯(lián)邦總統(tǒng)普京批準了《關(guān)于俄羅斯科學院、改組國有科學院及對部分聯(lián)邦法律進行修訂》的聯(lián)邦法，同時還簽批了《關(guān)于聯(lián)邦科研機構(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)行機構(gòu)，負責俄羅斯科學院各研究所人員和國有資產(chǎn)的管理工作。 俄羅斯對科研部門的財政支持也在加大。普京在年底表示：“沒有任何一個國家能在科學工作所有方面同樣成功運作，特別在基礎(chǔ)科學研究方面，因此必須明確首要方向，國家資金的主要部分將集中在這些首要方向上。”并表示未來3年將通過俄羅斯科學基金投入近480億盧布發(fā)展基礎(chǔ)科學研究。 德 國 德國在原子物理、微磁體研究方面獲得突破，人工智能等領(lǐng)域取得重要進展。 數(shù)據(jù)存儲方面，慕尼黑工業(yè)大學等發(fā)現(xiàn)Skyrmionen自漩磁區(qū)可以在磁單極子的幫助下被刪除。而漢堡大學則成功透過自旋極化電流來產(chǎn)生及消滅單一skyrmion，實現(xiàn)了在有無skyrmion的狀態(tài)之間切換。此外，漢堡大學還通過特定的原子操作構(gòu)建出只有5個鐵原子的世界最小磁鐵，并展示其磁化方向的長期穩(wěn)定性。 哥廷根大學等開發(fā)了一種可以存儲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，實現(xiàn)自旋電流的流動、定位和存儲。 于利希研究中心等成功繪制了迄今為止最精細的人類大腦三維數(shù)據(jù)模型(BigBrain)。這個模型分辨率為20微米，由1萬億字節(jié)的數(shù)據(jù)整合而成。 比勒費爾德大學制造出有學習能力的納米憶阻器元件用于人工智能模擬，大小只有人類頭發(fā)直徑的600分之一。而伯恩斯坦計算神經(jīng)科學中心則研發(fā)了一種新的數(shù)學模型來描述視覺神經(jīng)元處理圖像的行為模式。 斯圖加特大學的研究記錄下了電子在原子云中留下的痕跡。一個研究小組拍攝到了一個離子型分子晶體在激光照射后由電絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體的全過程。 慕尼黑工業(yè)大學全新發(fā)現(xiàn)并表征了一類納米尺度上的摩擦，稱之為“解吸粘結(jié)”，闡述了摩擦表面的化學屬性和溶液性質(zhì)對摩擦的影響?；鶢柎髮W發(fā)現(xiàn)了不相溶的液體之間有一個厚度小于1納米的有序晶體層。慕尼黑大學發(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。 德國學者首次重構(gòu)了埃姆間冰期時段的雜亂冰層，分析出了埃姆間冰期時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40萬年的古人類腿骨成功破譯出迄今最古老人類家族DNA。 歐洲核子研究中心(CERN)的物理學家們使用大型強子對撞機(LHC)進行的質(zhì)子—鉛離子對撞實驗產(chǎn)生出了有史以來最小的人造液滴——僅為3個到5個質(zhì)子大小。目前認為，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。 維也納大學的物理學家們11月發(fā)表論文稱，他們完成了迄今最宏觀的波粒二象性觀察實驗，觀測了一個巨大的卟啉核全氟烷基鏈樹樣分子的波動性，分子中包含超過800個原子。 法 國 法國學術(shù)界通過密切的合作開展研究工作，在地球物理、量子物理等領(lǐng)域接連取得成果。 李宏策 (本報駐法國記者)法國國家科研中心統(tǒng)一協(xié)調(diào)科研院所、大學與企業(yè)的基礎(chǔ)研究工作。該中心與法國地質(zhì)礦業(yè)研究局(BRGM)在共同研究領(lǐng)域制定確立了10個優(yōu)先合作項目，以加強地質(zhì)學基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。 法國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)，測定出超高壓下鐵的熔點，并估算出地核內(nèi)部溫度約為6000攝氏度。 法國科學家首次完成了兩個原子之間的范德華力的直接測量。研究中實現(xiàn)了對具有高激發(fā)態(tài)電子的原子的精確控制，從而直接測得了范德華力。這一成果為量子信息設(shè)備的研發(fā)與制造開辟了道路。 加拿大 境內(nèi)最大的射電望遠鏡開工，首次探測到宇宙大爆炸中輻射出的光發(fā)生的扭曲。 加拿大30年來第一座最大研究用射電望遠鏡在不列顛哥倫比亞省彭蒂克頓開始興建，該項目計劃繪制70億到110億光年、迄今最深遠的3維宇宙空間圖。 一個由美國和加拿大科學家組成的國際研究小組，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)在所能達到的溫度低25倍，可能大大推動反物質(zhì)實驗研究。 加拿大麥吉爾大學牽頭的一個國際天文小組成功探測到了來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家推測，當一顆四維恒星塌縮為一個黑洞時，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，分析出地球會從兩極向宇宙發(fā)射波長為千米級的電波。 日本北海道大學的研究人員利用金屬中自由電子的活動規(guī)律開發(fā)出一種新型“光鑷子”，用這種鑷子可以自由的捕捉到比細胞還要小的高分子粒子。該研究有利于化學合成以及生物DNA的深入研究。 日本海洋研究開發(fā)機構(gòu)開發(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，解決了深海中使用的耐壓性問題。目前該儀器已經(jīng)在宮城縣附近的日本海溝海域成功進行了測試。 日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)，被稱為“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水體，也是推動全球規(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。 日本理化學研究所的研究人員與中國、英國的研究人員通過研究全遺傳信息發(fā)現(xiàn)，在進化中，與蜥蜴類和蛇類相比，龜類動物與鱷魚和恐龍具有更近的起源。 日本東北大學、名古屋大學、京都大學等的研究人員通過長期分析日本地球磁場觀測衛(wèi)星發(fā)回的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)地球會從兩極向宇宙空間連續(xù)發(fā)射波長為千米級的電波，該電波的頻率還會隨地球的自轉(zhuǎn)發(fā)生變化。 日本東北大學與丹麥哥本哈根大學的研究人員組成的一個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)了生活在當時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 加速器項目取得進展，高技術(shù)項目獲得了一批成果。 2013年韓國浦項加速器研究所正式啟動第四代放射光加速器(PAL-XFEL)項目。開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)波長的X光，能量達到10GeV。 2013年，韓國政府提出讓防衛(wèi)事業(yè)與創(chuàng)造經(jīng)濟相結(jié)合的口號，加大在國防產(chǎn)業(yè)上的基礎(chǔ)研發(fā)投入，并不斷實現(xiàn)突破。 3月，韓國防衛(wèi)事業(yè)廳宣布韓國型機動直升機正式研發(fā)成功。該國家科研項目，共耗資1.3萬億韓元(約合72億元人民幣)。機載設(shè)備包括三維電子地圖和4軸自動飛行操作裝置。 7月，韓國現(xiàn)代重工宣布通過多家機構(gòu)的共同研究成功為新一代船舶用上數(shù)字雷達。分辨率比同類產(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 密碼學研究獲殊榮，外太空氣象探測有進展，航天監(jiān)測空氣污染有新方法，最小超導(dǎo)磁場測量儀誕生。 以色列魏茲曼科學院數(shù)學研究所的研究人員與一位美國學者共同獲得2012年圖靈獎。 魏茲曼科學院的科學家發(fā)現(xiàn)，天王星和海王星表面的極速風暴高度有限且只向行星表面和內(nèi)部延伸。 特拉維夫大學的研究人員宣布了一種使用通用衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測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的可靠分析，也可分析碳排放量。 魏茲曼科學院的科學家研制出了世界上最小的超導(dǎo)磁場測量儀，其靈敏性和分辨率打破了世界紀錄。 |
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