基礎(chǔ)研究

美國：粒子研究取得進(jìn)展，宇宙探秘不斷深入

美國科學(xué)家在粒子研究領(lǐng)域不斷取得新進(jìn)展。他們不僅開始著手重測μ介子磁性，還發(fā)現(xiàn)了亞原子準(zhǔn)粒子“奇子”可能存在的證據(jù)；不僅首次精確識別出特定能量的繆子中微子，還首次發(fā)現(xiàn)了宇宙高能中微子的來源?？茖W(xué)家對基本物理常數(shù)——精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的精確測量，將有助于粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的完善；而中子“暗衰變”理論（中子會衰變成暗物質(zhì)粒子）的提出若被證實(shí)，將為中子壽命為何“測不準(zhǔn)”找到答案。

科學(xué)家對宇宙諸多現(xiàn)象的探索也在不斷深入。他們首次造出“超離子水冰”，或有助于研究海王星和天王星的磁場；首次完成彎曲空間內(nèi)的光束加速實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)光束軌跡偏移，將幫助解釋引力透鏡現(xiàn)象；計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)中子星核物質(zhì)比鋼硬100億倍，對更好地理解引力波具有重要意義；而對宇宙膨脹速度——哈勃常數(shù)的精確測量，則有望幫助回答宇宙從何處來、往何處去等基本問題。

其他一些新發(fā)現(xiàn)同樣意義重大。如在超導(dǎo)材料中發(fā)現(xiàn)新的量子臨界性，為探究磁性與非常規(guī)超導(dǎo)性的關(guān)系提供了新視角；而在太空中探測到放射性分子氟化鋁，或有助于解開鋁同位素起源之謎。

英國：研制出全光二極管，造出首個(gè)量子指南針

2018年3月，英國國家物理實(shí)驗(yàn)室研制出一種全光二極管，新二極管能被用于微型光子電路中，有望為微納光子學(xué)芯片提供廉價(jià)高效的光二極管，從而對光子芯片和光子通信等領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。

2018年11月，受英國國防部資助的英國科學(xué)家制造出世界首個(gè)能抵抗干擾且不依賴于GPS的量子指南針。這種指南針能在地球上不受干擾的指向，能自我維持，不依賴衛(wèi)星。

德國：觀察反鐵磁體新性能，開發(fā)納米機(jī)器人驅(qū)動技術(shù)

2018年，德國在基礎(chǔ)研究方面取得可喜成果。美因茨大學(xué)牽頭的一個(gè)國際合作研究小組成功觀察到絕緣反鐵磁體中的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸性能。反鐵磁體是一組磁性材料，相比傳統(tǒng)鐵磁部件計(jì)算速度更快。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一種帶有鉑絲的反鐵磁性絕緣體通過電流時(shí)，電流能量會從鉑轉(zhuǎn)移到氧化鐵中，形成所謂的磁子，借助磁子可實(shí)現(xiàn)計(jì)算部件長距離的信息傳輸。

此外，慕尼黑工業(yè)大學(xué)宣布開發(fā)出一種新的納米機(jī)器人電驅(qū)動技術(shù)，可使納米機(jī)器人在分子工廠像流水線一樣以足夠快的速度工作，有望快速發(fā)現(xiàn)化學(xué)試樣中特定物質(zhì)或合成復(fù)雜分子。

另外，埃朗根-紐倫堡大學(xué)愛德曼·斯比克教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，金屬材料通過有針對性的折疊可展現(xiàn)全新的屬性，雖然這僅是金屬微觀結(jié)構(gòu)上的錯位，不到百萬分之一毫米，但對其性能影響很大。他們在石墨烯中找到一種直接接觸和移動這種錯位的方法，為研究石墨烯納米結(jié)構(gòu)材料和拓展其性能鋪平了道路。

日本：發(fā)現(xiàn)粒子加速新機(jī)制，模擬粒子新形態(tài)

2018年3月26日，日本理化學(xué)研究所宣布，他們的一個(gè)國際聯(lián)合研究小組成功開發(fā)出在下一代超級計(jì)算機(jī)上應(yīng)用的、可模擬人腦整體神經(jīng)電路的算法。新算法不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省內(nèi)存，還可大幅提高模擬腦的速度。

大阪大學(xué)激光科學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)了一種名為“微泡內(nèi)爆”的全新粒子加速機(jī)制，即向內(nèi)含微米尺寸泡（球形空洞）的氫化合物外側(cè)照射超高強(qiáng)度激光，氣泡在收縮到原子尺寸的瞬間發(fā)射出超高能量的氫離子（質(zhì)子）。

日本理化學(xué)研究所與京都大學(xué)、大阪大學(xué)組成的研究小組利用超級計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，在理論上預(yù)言了新粒子雙重子態(tài)粒子“ΩΩ”的存在，有望闡明基本粒子夸克如何組合成物質(zhì)這一現(xiàn)代物理學(xué)的根本問題。

俄羅斯：加大大科學(xué)裝置投入，核聚變研究更進(jìn)一步

2018年，俄羅斯繼續(xù)加大在大科學(xué)裝置領(lǐng)域投入，并與其他國家保持密切合作。2018年3月，來自俄羅斯、美國、以色列、德國和法國的科學(xué)家利用“重離子超導(dǎo)同步加速器”（NICA）在俄羅斯杜布納成功進(jìn)行了首次實(shí)驗(yàn)。除了研究稠密重子物質(zhì)、重離子對撞之外，實(shí)驗(yàn)還著眼于一個(gè)至今未研究透徹的問題：任何兩個(gè)核子之間的引力變?yōu)槌饬r(shí)的相互作用。按計(jì)劃，NICA裝置整體將于2023年完工。

俄羅斯在核聚變領(lǐng)域的研究也取得顯著成效。俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院布德克爾核物理研究所啟用了新建成的開放式螺旋磁阱裝置（SMOLA），該裝置能大大提高開放式磁阱中的等離子體溫度，朝受控?zé)岷司圩冞~出了重要一步。SMOLA裝置結(jié)構(gòu)更簡單、成本更低，不使用氚作燃料，能進(jìn)行氘-氘等聚變反應(yīng)。

此外，俄羅斯計(jì)劃于未來5年內(nèi)在俄遠(yuǎn)東符拉迪沃斯托克的俄羅斯島上建造新的同步加速器。俄羅斯希望通過該裝置的建造，使同步加速器中心成為俄亞太地區(qū)新的吸引高科技產(chǎn)業(yè)的中心。

以色列：量子光學(xué)成果紛呈，電子原子研究豐碩

2018年，以色列從事基礎(chǔ)物理研究的科學(xué)家在量子、光子、電子等領(lǐng)域均取得較大突破。

在量子領(lǐng)域，以色列和法國科學(xué)家合作，利用水罐、鏡子與相機(jī)及數(shù)種高級復(fù)雜算法，成功產(chǎn)生和捕捉到類量子真空效應(yīng)，并認(rèn)為這種效應(yīng)發(fā)生在日?？臻g中。無獨(dú)有偶，研究人員發(fā)現(xiàn)隧道效應(yīng)這一量子現(xiàn)象也發(fā)生在蛋白質(zhì)的活動中，新發(fā)現(xiàn)對生物醫(yī)學(xué)及生物電子學(xué)研究都具有重要意義。此外，以色列科學(xué)家找到了捕捉和釋放單個(gè)光子的途徑，這一發(fā)現(xiàn)將有望在未來用于量子信息存儲及保障量子研究光學(xué)系統(tǒng)的通信安全。

在電子領(lǐng)域，以色列與美國和加拿大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電子系統(tǒng)的第3種噪聲，它因?qū)w不同部位溫度不同而產(chǎn)生，普遍存在于納米系統(tǒng)中。

此外，以色列和英國科學(xué)家在攜手對石墨烯內(nèi)釋放出電子的能量進(jìn)行超精細(xì)測量時(shí)，發(fā)現(xiàn)了新的原子量級加熱機(jī)制，該發(fā)現(xiàn)有望促進(jìn)石墨烯基材料技術(shù)的發(fā)展。