2018年十大國際科技新聞
時間:2019-01-03      文章來源:科學導報      責任編輯:王強

    科技創新發現,改變著地球上的生活并改變著我們對現實的看法。2018年的十大國際科技新聞,再次向我們證明了人類思維的深刻和創造能力的無窮:石墨烯旋轉特定角度可變超導體、精確定位“幽靈粒子”起源、首次造訪小行星并發現水……如果你還沒有了解這些最新的科學進展,現在是時候了。這些成果正在為無數科學家提供靈感,帶領他們繼續突破人類能力的極限。


1、49量子位超導測試芯片交付

    英特爾公司2018年宣布,已成功設計、制造并交付49量子位超導測試芯片“Tangle Lake”,意指這些量子位需在極冷溫度等條件下工作,其將使研究人員能評估和改進糾錯技術,并模擬一些計算問題?!傲孔影勻ā北蝗銜橇孔蛹際醴⒄故飛系囊桓銎嫻??!傲孔影勻ā敝噶孔蛹撲慊募撲隳芰Τ臣撲慊?,實現對于傳統計算機的“霸權”。有觀點認為,超過50(左右)量子位后,量子計算機的能力將一騎絕塵,令傳統計算機望洋興嘆。目前,“量子霸權”已引英特爾、IBM和谷歌等巨頭競折腰。IBM2017年底宣布成功研制出一款50量子位處理器原型;谷歌也計劃很快推出49量子位產品。


2、彎曲空間內首次實現激光束加速

    這是曲面加速光束的第一次演示,操作卻很簡單,通過向白熾燈泡殼內發射激光得以實現。美國和以色列物理學家團隊2018年實現了光束軌跡偏移。此前,科學家已經證實光束可以在平坦表面上被加速,加速度使其沿著彎曲而不是直線的軌跡行進。新研究發現,被加速的光束也并非沿著測地線(又稱大地線或短程線,可定義為空間中兩點的局域最短或最長路徑)移動,而是發生了偏移。平面加速光束的軌跡,完全由光束寬度決定,而新研究表明,曲面加速光束的軌跡,由光束寬度和表面曲率共同決定。這僅僅是個開始,這個聯合團隊現已著手研究光線在極薄的彎曲膜中傳播的可能性。


3、兩層石墨烯旋疊可變超導體

  根據1957年的超導電性理論,某些材料能夠以零電阻導電。2018年,美國麻省理工學院科學家發現,當兩層石墨烯以1.1度的“魔角”旋轉疊加在一起時,可模擬被稱為銅酸鹽的銅基材料的超導行為。也就是說,研究團隊在兩層石墨烯中發現了新的電子態,其可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變。這種“神奇角度”石墨烯除了會形成超導態,還會形成另一種電子態。在同時發表的第二篇論文中,團隊展示了交疊的雙層石墨烯系統會出現一種新的絕緣態——莫特絕緣體態。這一發現轟動業界,被稱為石墨烯超導的重大進展。更令人驚訝的是,在傳說中斃稿率高達90%的《自然》雜志上連發兩篇論文的第一作者,年僅22歲,他就是年輕的中國物理學家曹原。


4、“基因剪刀”首次讓皮膚細胞變身干細胞

    2006年,格萊斯頓研究所的山中伸彌,用4種被稱為轉錄因子的關鍵蛋白處理普通的皮膚細胞,制造出了誘導多能干細胞,而后通過向細胞添加化學品混合物,制造出了誘導多能干細胞。在2018年的研究中,格萊斯頓團隊提供了制造誘導多能干細胞的第三種方法——使用CRISPR基因調控技術,直接操縱細胞的基因組,將老鼠的皮膚細胞變成了誘導多能干細胞。新方法不僅有助于科學家更方便地獲得重要的細胞,也能進一步了解細胞的重編程過程。其實,誘導多能干細胞就像胚胎干細胞一樣具備分化成多種細胞的潛力,可用于修復受損的組織和器官。而“基因剪刀”則能精確查找一串代碼在基因組中的位置,進行刪除或修改。


5、科學家首次精確定位“幽靈粒子”起源

    2017年9月,來自太空的一個高能中微子橫穿南極洲“冰立方”中微子天文臺,科學家爭相為其追本溯源。2018年7月,數十個科研團隊在《自然》《科學》雜志撰文稱,這個“落入凡間的精靈”可能源自一個距地球約37.8億光年的耀變體(Blazar)。耀變體是由星系中央的巨大黑洞吸積大量物質而產生的劇烈天文現象??蒲Ъ頁?,產生中微子的耀變體可幫助解決天文學的一個百年謎團:不時拜訪地球的宇宙射線從何而來?宇宙射線是由宇宙中的“爆發事件”拋射出的帶電粒子,是自然界中能量最高的粒子。100多年來,科學家一直希望找到其源頭,但通過對其行進路徑進行反向追蹤不可能做到,因為在抵達地球前,其飛行路徑已被地球磁場嚴重扭轉。


6、火星極地冰蓋下存在液態水

    2015年,火星勘測軌道飛行器告訴我們,紅色星球的溝壑,很可能是高濃度咸水流經所產生的,這是火星存在流動液態水“迄今最強有力證據”。但還不是實證。直到2018年,意大利科學家報告在火星上首度發現了一個地下鹽水湖,這座湖位于火星南極冰蓋之下,直徑約20千米。研究人員稱,這是火星首次發現持久水體存在的痕跡,解決了關于紅色星球是否存在液態水的曠日持久的爭論。這處水體的發現,不僅僅是增加了人們對火星上存在生命的期待,這對科學家利用冰蓋解讀火星氣候變化歷史十分關鍵,是未來數年天體生物學研究的科學目標,同時,它也將是本世紀人類登陸火星前,基地建設的最重要資源。


7、反氫內基準能量躍遷首次實現

    物理學中最大的謎團之一就是:反物質去哪兒了?氫原子最簡單,所以反物質研究由反氫原子開始。100多年前,科學家首次在氫原子內觀察到其最基本、最重要的躍遷——萊曼-α(Lyman-alpha)躍遷。2018年8月22日,加拿大和歐洲核子研究中心(CERN)的物理學家在《自然》雜志撰文稱,他們首次在反氫原子內實現并觀察到了萊曼-α躍遷,向冷卻和操縱反氫原子邁近了一步,有望開辟反物質科學的新時代。操控反氫原子有何意義?從理論上來說,500克反物質產生的破壞比世界上最大的氫彈威力都要大,雖然科學家已能制造并抓獲反物質,但其存在時間太短,且代價太過昂貴。反物質如能操控,將能成為人類用之不竭的新能源!


8、科學家造出全新光物質形式

    光子作為幾乎沒有質量的基本粒子,是一種“超然”的存在——如果你把兩束激光相對,光子只會連個招呼都不打,互相穿過。但在2013年,麻省理工學院和哈佛大學的聯合團隊,讓光子相互作用產生一種物質形式,人們不知道它是什么,都說這就像一個真實版的“光?!薄饈浠岜舜送評鑰?。2018年,仍然是這個團隊在《科學》上發表論文,宣布他們實現了三個光子之間相互作用,即粘在一起形成了此前未被觀察過的一種全新光子物質。研究人員發現,利用弱激光照射,它們不是作為單個、隨機分離的光子通過致密的超冷銣原子云,而是成對或者三個光子結合在一起——這表明在光子之間發生了相互作用。


9、人類探測器首次造訪小行星“貝努”

    小行星是約45億年前太陽系形成時遺留下來的碎片。有科學家認為,對小行星樣本進行原子級分析有望為上述假說提供重要證據。于是,2016年,美國國家航空航天局(NASA)肩負重要使命的“源光譜釋義資源安全風化層辨認探測器”(OSIRIS-Rex)朝小行星“貝努”(Bennu)整裝出發了。2018年12月10日,NASA興奮地宣布,OSIRIS-Rex發現小行星的巖石外表下暗藏著由氫分子和氧分子組成的羥基的蹤跡,這使直徑500米的“貝努”具有孕育生命的潛力,或許也蘊藏著關于地球生命起源的線索。2023年,探測器會將這些物質的樣本送回地球,屆時,科學家將獲得與太陽系歷史和演化有關的寶貴資料。


10、嫦娥四號探訪月背

    2018年12月8日2時23分,中國的嫦娥四號乘坐長征三號乙運載火箭成功發射升空,將于2019年1月進行月球背面軟著陸和巡視勘察。如果成功,它將實現人類歷史上首次在月球背面投放著陸器和月球車;同時也將實現國際首次地月拉格朗日L2點的測控和中繼通信。中國在2018年5月成功發射了“鵲橋”中繼衛星,為嫦娥四號探測器與地面測控站之間搭建了一座傳輸信號與數據的橋梁。嫦娥四號此次背負著勘探艾特肯盆地——馮·卡門隕石坑的重要使命,該隕石坑被認為是月球最古老的撞擊特征。而此次前所未有的太空探秘旅程,將為人類了解月球、地球、太陽系的演化提供第一手數據和線索。




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