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美科学杂志揭晓今年十大科学进展发现上帝粒

发布时间:2020-02-14 22:47:18

美《科学》杂志揭晓今年十大科学进展 发现“上帝粒子”居首

美国《科学》杂志站20日公布了该刊评选的2012年十大科学进展,其中发现被称为上帝粒子的希格斯玻色子被列为本年度最大科学突破。

希格斯玻色子是英国教授彼得希格斯在上世纪60年代的理论研究中预言存在的粒子,是物质的质量之源,其他粒子在希格斯玻色子构成的海洋中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。在物理学标准模型所预言的基本粒子中,希格斯玻色子是最后一种被证明存在的基本粒子,由于它极为重要又难以寻觅,曾有人开玩笑说它是上帝诅咒的粒子,后来常被称作上帝粒子。

欧洲核子研究中心今年7月4日宣布,该中心的两个强子对撞实验项目ATLAS和CMS均发现一种新的粒子,具有和科学家们多年以来一直寻找的希格斯玻色子相一致的特性。数据的确定性为5西格玛,即理论物理界可以确认发现的水平。《科学》杂志认为,这项发现将标准模型拼图中的最后一块填充到位,虽然尚不清楚该发现未来将把粒子物理领域引向何处,但其对物理学界的重大影响不可否认。

《科学》杂志总布鲁斯艾伯茨在社论中表示,希格斯玻色子的发现既是人类智慧的胜利,也是全球数千名物理学家和工程师数十年辛勤工作的顶峰。

其他九项进展包括:

丹尼索瓦人基因组:德国马克斯普朗克进化人类学研究所科学家开发出一种将特定分子与单股DNA相结合的新技术。通过这种技术,他们利用一个距今7.4万年至8.2万年的指骨碎片获得了丹尼索瓦人的基因组高覆盖率测序数据,重建其基因组全序列。从如此古老的样本中制作出高品质全基因组,意味着科学界在古代DNA测序领域取得巨大进步。

用干细胞制造卵子:日本京都大学研究小组今年10月报告说,他们首次利用诱导多功能干细胞成功培育出实验鼠的卵子,并使其受精从而诞出健康小鼠。实验结果未能达到科学家们的终极目标完全在实验室中得到卵细胞,但它为研究基因及其他影响生育和卵细胞发育的因素提供了强有力工具。

好奇号火星车着陆系统:重达900多公斤的美国好奇号火星车8月6日借助由火箭提供动力的、名为天空起重机的助降系统缓缓在火星表面着陆。从进入火星大气层到着陆仅用了7分钟,虽然难度高、风险大,但着陆过程堪称完美。这也使美国航天局再次获得信心,希望有朝一日让另一辆火星车着陆,将好奇号搜集的样本回收并送回地球。

X射线激光给出蛋白质结构:一个科学家团队利用比传统同步加速辐射源亮10亿倍的X射线激光确认了布氏锥虫所需的一种酶的结构。这一进展证明用X射线激光照射的方式来解密蛋白质结构的可能性。

基因组的精密工程:对高等生物DNA的修改和删除一般而言无法确定结果。不过在2012年,一种名为转录激活子样效应因子核酸酶的工具赋予研究人员改变或消灭活的斑马鱼、蟾蜍、牲畜甚至病人细胞中特定基因的能力。这种技术被证明与基因靶向技术一样有效但较为廉价,而且能让研究人员确认基因及突变在健康人和病人中的特定作用。

马约拉纳费米子:它是一种反粒子就是自身的粒子,物理学界有关其是否存在的争论已持续了70多年。荷兰代尔夫特理工大学科学家今年首次观测到马约拉纳费米子存在的坚实证据。这一发现已促使科学家努力将马约拉纳费米子结合到量子计算中,因为他们认为,由这些神秘粒子组成的量子比特会比目前数字计算机中所拥有的比特更有效率地存储和处理数据。

DNA元素百科全书(ENCODE)计划:国际科学界9月5日宣布,DNA元素百科全书计划获得了迄今最详细的人类基因组分析数据,这是人类基因组计划之后国际科学界在基因研究领域取得的又一重大进展。本次公布的数据显示,人类基因组中约80%的基因都有某种确定的功能。这些新细节能帮助研究人员理解基因受到控制的途径,并摸清某些疾病的遗传学风险因子。

人脑-机器接口:美国布朗大学等机构研究人员今年展示了让瘫痪病人用意念移动机械臂并从事复杂三维运动的技术。这种技术仍然是试验性的,而且极其昂贵,不过科学家们希望

,更先进的计算程序可改善这种神经性假肢,用以帮助因中风、脊髓损伤等而瘫痪的病人。这种人脑-机器接口研究在未来有广阔的应用空间,除了能帮助残疾人外,在军事和太空探索等领域也有非常高的实用价值。

中微子振荡:大亚湾中微子实验国际合作组3月宣布,大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡,并测量到其振荡几率。这一重要成果对于最终揭开宇宙起源和演化之谜有着重大意义。

中微子是一种极难被探测到的基本粒子,共有三种类型,它可以在飞行中从一种类型转变成另一种类型,称为中微子振荡。中微子的前两种振荡模式即太阳中微子之谜和大气中微子之谜已被实验证实,其发现者凭此获得了2002年诺贝尔奖,但第三种振荡则一直未被发现,甚至有理论预言其根本不存在。中微子实验国际合作组的新发现显示,中微子和反中微子可能会以不同的方式改变其特色,说明中微子物理将来可能有助于解释为何宇宙含有如此多的物质及如此少的反物质。

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