2018年世界科技发展回顾之基础研究

  • 2019-1-4 19:02:57
  • 来源:科技日报
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美国 粒子研究取得进展,宇宙探秘不断深入
 
美科学家在粒子研究领域不断取得新进展。他们不仅开始着手重测μ介子磁性,还发现了亚原子准粒子“奇子”存在的可能证据;不仅首次精确识别出特定能量的缪子中微子,还首次发现了宇宙高能中微子的来源。科学家对基本物理常数——精细结构常数的精确测量,将有助于粒子物理学标准模型的完善;而中子“暗衰变”理论(中子会衰变成暗物质粒子)的提出,若被证实,将为中子寿命为何“测不准”找到答案。
 
科学家对宇宙诸多现象的探索也在不断深入。他们首次造出“超离子水冰”,或有助于研究海王星和天王星的磁场;首次完成弯曲空间内的光束加速实验,实现光束轨迹偏移,将帮助解释引力透镜现象;计算机模拟发现中子星核物质比钢硬100亿倍,对于更好地理解引力波具有重要意义;而对宇宙膨胀速度——哈勃常数的精确测量,则有望帮助回答宇宙从何处来、往何处去等基本问题。
 
其他一些新发现同样意义重大。如在超导材料中发现新的量子临界性,为探究磁性与非常规超导性的关系提供了新视角;而在太空中探测到放射性分子氟化铝,或有助解开铝同位素起源之谜。
 
英国 研制出全光二极管,造出首个量子指南针
 
英国国家科研与创新署(UKRI)去年6月启动“未来领导者研究基金计划”,旨在保持英国作为“全球研究人才之家”的地位。该计划将在未来11年获得总额9亿英镑的资助,3年内将启动6项资助,至少550名研究人员受益。
 
英国自去年7月发布了一系列支持自动驾驶汽车、车联网、清洁能源车辆等技术发展的计划。《移动未来》《最后一英里》等文件,将清洁能源车辆、自动驾驶、车联网等列为未来交通发展的重要趋势。政府决定拨款支持6个自动驾驶汽车相关研发项目。
 
为支持量子技术发展,英政府2018年10月在2019年预算报告中提出,将拨款2亿多英镑;同年11月宣布将拨款2000万英镑,支持量子传感器、微型原子钟原型、低成本集成芯片和先进接收机等4个量子技术应用项目的研发,以开发适用于通信、测绘等领域的设备原型。
 
为应对气候变化,英政府11月宣布,本世纪20年代中期将投入运营首个碳捕捉、储存以及利用项目,准备工作从2019年启动,最终目标是到2030年在英国大规模应用碳捕捉技术。
 
德国 观察反铁磁体新性能,开发纳米机器人驱动技术
 
2018年,德国在基础研究方面取得可喜成果。美因茨大学牵头的一个国际合作研究小组成功观察到绝缘反铁磁体中的远程数据传输性能。反铁磁体是一组磁性材料,相比传统铁磁部件计算速度更快。科学家还发现,当一种带有铂丝的反铁磁性绝缘体通过电流时,电流能量会从铂转移到氧化铁中,形成所谓的磁子,借助磁子可实现计算部件长距离的信息传输。
 
此外,慕尼黑工业大学宣布开发出一种新的纳米机器人电驱动技术,可使纳米机器人在分子工厂像流水线一样以足够快的速度工作,有望快速发现化学试样中特定物质或合成复杂分子。
 
另外,埃朗根—纽伦堡大学爱德曼·斯比克教授研究团队发现,金属材料通过有针对性的折叠可展现全新的属性,虽然这仅是金属微观结构上的错位,不到百万分之一毫米,但对性能影响很大。他们在石墨烯中找到一种直接接触和移动这种错位的方法,为研究石墨烯纳米结构材料和拓展其性能铺平了道路。
 
日本 发现粒子加速新机制,模拟粒子新形态
 
去年3月26日,日本理化学研究所宣布,他们的一个国际联合研究小组成功开发出在下一代超级计算机上应用的、可模拟人脑整体神经电路的算法。新算法不仅可以实现节省内存,还可大幅提高模拟脑的速度。
 
大阪大学激光科学研究所发现了一种名为“微泡内爆”的全新粒子加速机制,即向内含微米尺寸泡(球形空洞)的氢化合物外侧照射超高强度激光,气泡在收缩到原子尺寸的瞬间发射出超高能量的氢离子(质子)。
 
日本理化学研究所与京都大学、大阪大学组成的研究小组利用超级计算机模拟,在理论上预言了新粒子双重子态粒子“ΩΩ”的存在,有望阐明基本粒子夸克如何组合成物质这一现代物理学的根本问题。
 
俄罗斯 加大大科学装置投入,核聚变研究更进一步
 
2018年,俄继续加大在大科学装置领域投入,并与其他国家保持密切合作。3月,来自俄罗斯、美国、以色列、德国和法国的科学家利用“重离子超导同步加速器”(NICA)在俄杜布纳成功进行了首次实验。除了研究稠密重子物质、重离子对撞之外,实验还着眼于一个至今未研究透彻的问题:任何两个核子之间的引力变为斥力时的相互作用。按计划,NICA装置整体将于2023年完工。
 
俄罗斯在核聚变领域的研究也取得显著成效。俄科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所启用了新建成的开放式螺旋磁阱装置(SMOLA),该装置能大大提高开放式磁阱中的等离子体温度,朝受控热核聚变迈出了重要一步。SMOLA装置结构更简单、成本更低,不使用氚作燃料,能进行氘—氘等聚变反应。
 
此外,俄计划在未来5年内在俄远东符拉迪沃斯托克的俄罗斯岛上建造新的同步加速器。俄希望通过该装置的建造,使同步加速器中心成为俄亚太地区新的吸引高科技产业的中心。
 
以色列 量子光学成果纷呈,电子原子研究丰硕
 
2018年,以色列从事基础物理研究的科学家在量子、光子、电子等领域均取得较大突破。
 
在量子领域,以色列和法国科学家合作,利用水罐、镜子与相机以及数种高级复杂算法,成功产生和捕捉到类量子真空效应,并认为这种效应发生在日常空间中。无独有偶,研究人员发现隧道效应这一量子现象也发生在蛋白质的活动中,新发现对于生物医学研究以及生物电子学领域都具有重要意义。此外,以色列科学家找到了捕捉和释放单个光子途径,其将有望在未来用于量子信息存储以及保障量子光学系统的通信安全。
 
在电子领域,以色列与美国和加拿大科学家发现了电子系统的第三种噪音,它因导体不同部位温度不同而产生,普遍存在于纳米系统中。
 
此外,以色列和英国科学家携手对石墨烯内释放出电子的能量进行超精细测量时,发现了新的原子量级加热机制,该发现有望促进石墨烯基材料技术的发展。
 
乌克兰 成立跨部门委员会,加大基础科研力度
 
去年7月,乌克兰内阁批准成立了对基础科学和应用科学研究进行评估的政府间跨部门委员会(RADU),旨在建立有效的协调系统,发展该国的基础研究和应用研究;制订基础研究成果在各个领域应用的建议;促进政府不同部门与科学研究机构之间的联系,加强科学与教育,科学与生产之间互动和拓展;促进国际科学合作,在考虑国家利益的前提下将乌克兰科学融入世界科学和欧洲科学研究领域中去。
 
8月,乌克兰内阁再次颁布命令,将各个高校的自然科学、社会科学、工程和应用科学等7大领域基础研究和应用科学研究项目纳入由政府跨部门委员会评审的范畴,以支持并推动基础科学研究的发展。
 
  (来源:科技日报)

 

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