姓名：傅昊升 ?學號：17021211248
轉(zhuǎn)載至http://mp.weixin.qq.com/s/h4FcNnx6HthLuTFcjT2K-w
【嵌牛導讀】2017年9月15日叭首，土星探測器卡西尼號朝地球發(fā)出了最后一個信號习勤，以高速沖向土星大氣層，終結(jié)了自己的生命焙格。
從啟程图毕、旅途、抵達到終章眷唉，在近20年的時間內(nèi)予颤，卡西尼號航行的距離超過49億公里，執(zhí)行了超過250條的指令冬阳，產(chǎn)生了635GB的科學數(shù)據(jù)蛤虐，以及拍攝了453048張圖片。毫無疑問摩泪，卡西尼號為我們探索太陽系笆焰，揭開土星的層層謎題做出了無與倫比的成就劫谅。
正如所有的科學故事一樣见坑，每一個偉大的謝幕都意味著新的開始。今年捏检，我們在科學上的不懈努力荞驴，取得了許多突破性的成就。但沒有人因此而懈怠贯城，因為每一次的成功都意味著有更多的謎題等待著我們?nèi)ヌ剿餍苈ァl(fā)現(xiàn)、揭開能犯。
【嵌牛鼻子】2017 ? ? 科學發(fā)現(xiàn)
【嵌牛提問】2018年的十大發(fā)現(xiàn)會是什么鲫骗？
【嵌牛正文】 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?幽靈般的粒子
JEAN LACHAT/UNIVERSITY OF CHICAGO
作為基本粒子之一的中微子，有一個臭名昭著的特征：它們像幽靈一般踩晶，幾乎不與物質(zhì)發(fā)生反應执泰！科學家為了捕捉它們的蹤跡通常需要建造包含幾萬或數(shù)十萬噸的探測材料的巨大探測器，才能增加中微子和物質(zhì)間的反應幾率渡蜻。然而术吝，今年八月，美國橡樹嶺國家實驗室設計了一種可以隨手攜帶茸苇，并且只有14.6公斤的小型中微子探測器排苍，第一次捕捉到了43年前就被預測的一個反應：低能量的中微子與原子核內(nèi)所有的核子發(fā)生散射。這個過程被稱為“相干彈性中微子-原子核散射”学密。此次的發(fā)現(xiàn)不僅驗證了物理學家Daniel Freedman在1974年的預言淘衙，也為便攜式探測器開辟了道路。
? 擴展閱讀：《它們冷落最高雅的氣體腻暮，無視最堅固的墻》
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?當“粒子物理學”遇上“考古學”
SCANPYRAMIDS
在探測中微子的道路上彤守，科學家為了隔絕來自外太空的宇宙射線的干擾費盡心思漩氨。盡管宇宙射線在某些場合不受歡迎，但當科學家利用這些高能粒子來探索古埃及金字塔的時候遗增，卻有了令人意外的收獲：科學家發(fā)現(xiàn)了胡夫金字塔內(nèi)一直隱藏著一個巨大的中空結(jié)構(gòu)叫惊！雖然我們還無法得知該結(jié)構(gòu)的具體細節(jié)，但此次的發(fā)現(xiàn)本身就令人充滿敬畏做修。試想一下霍狰，如果你是一名考古學家，走進這間4000多年都沒有人踏足的神秘空間饰及，定會感到不可思議吧蔗坯！更重要的是，此次發(fā)現(xiàn)所采用的μ子成像技術(shù)在未來或許能夠更好的被利用在全球各地的考古遺跡燎含，特別是那些隱藏在深山老林或傳統(tǒng)方式難以企及的遺跡宾濒。
? 擴展閱讀：《來自外太空的宇宙射線，揭開了吉薩大金字塔隱藏了數(shù)千年的秘密》
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?雷電中的核聚變
LEONID BABICH/NATURE
我們自以為對閃電已經(jīng)足夠的熟悉屏箍，但事實證明绘梦，我們?nèi)杂幸恍┬枰私獾氖隆Ｈ毡揪┒即髮W的Teruaki Enoto和他的同事首次提供了強有力的證據(jù)表明赴魁，閃電可以導致大氣中的放射性同位素的合成卸奉。Enoto和他的同事發(fā)現(xiàn)，雷暴能產(chǎn)生高能伽馬射線颖御，將中子從氮-14的原子核中擊出榄棵，產(chǎn)生不穩(wěn)定的氮-13同位素。同位素會衰變成一個中微子潘拱、一個正電子和一個穩(wěn)定的碳-13原子核疹鳄。最后，正電子與一個大氣分子的電子湮滅芦岂，產(chǎn)生一對伽馬射線瘪弓，每一個射線都有一個特征能量（即0.511兆電子伏特）。此次的研究結(jié)果展示的是一種之前未知的地球大氣中的同位素來源盔腔，包括碳-13杠茬、碳-14和氮-15，未來的研究還可能揭示更多弛随，如氫瓢喉、氦和鈹?shù)耐凰亍?/p>
? 擴展閱讀：《每一次電閃雷鳴，都伴隨著核反應出沒》
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?量子競賽
NANALYZE
量子計算機要在真正意義上影響我們的生活還有很長的路要走舀透。但2017年卻是量子計算里程碑的一年栓票，世界各大實驗室（比如谷歌、IBM等）不斷地刷新這一領域的記錄，競相在研發(fā)第一臺能夠?qū)崿F(xiàn)“量子霸權(quán)”的量子計算機走贪。值得一提的是佛猛，我國也在這一領域也不落于人后：潘建偉團隊制造出了第一臺超越最早期經(jīng)典計算機的基于單光子的量子模擬機。而在量子通訊方面坠狡，科學家在不用傳輸任何粒子的情況下继找，實現(xiàn)了信息傳遞這一反事實量子通訊。令人欣喜的是逃沿，“墨子號”量子衛(wèi)星成為了2017年的超新星婴渡，分別在量子糾纏分發(fā)、量子密匙分發(fā)和量子隱形傳態(tài)領域做出了傲人成就凯亮。
? 擴展閱讀：《中國量子計算機的崛起》
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 時間晶體
? ? ? ?2012年边臼，諾貝爾物理學得主Frank Wilczek有了一個瘋狂的想法：時間晶體！我們知道假消，物質(zhì)在靜止狀態(tài)時保持不動柠并，并且只有勢能。而時間晶體最神奇的地方在于富拗，當它處于“靜止狀態(tài)”或“基態(tài)”（也就是原子處于最低的能量狀態(tài)）的時候也是在運動的臼予。這怎么可能呢？其實媒峡，這其中的魔法就在于自然的一個基本對稱性需要被打破瘟栖，那就是時間對稱性。一般晶體在時間這個維度上是連續(xù)分布的谅阿，也就是說在任何時刻觀測它們都會看到同樣的晶體，而時間晶體在不同的時間卻有著不同的基態(tài)酬滤。許多物理學家都認為打破時間對稱性是不可能的签餐。然而，2016年8月盯串，Norman Yao在arXiv上發(fā)表了一篇有關(guān)如何證明時間晶體存在的文章氯檐。很快，來自馬里蘭大學和哈佛大學的兩個團隊依照Norman Yao所描繪的基本藍圖試圖制造時間晶體体捏。結(jié)果是令人驚喜的冠摄，兩個團隊用不同的方法得到了相似的結(jié)果，從而印證了時間晶體是廣泛存在的一種新的物質(zhì)狀態(tài)几缭。發(fā)現(xiàn)時間晶體就像是發(fā)現(xiàn)新大陸河泳，我們期待能夠在它身上發(fā)掘更多關(guān)于自然界的秘密。當然年栓，科學家認為時間晶體的一個更實際應用是量子計算機拆挥，它可以被用作量子儲存器。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?6
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 原子尺度下的生命
2017年可謂是冷凍電鏡的一年某抓。三名歐洲科學家因發(fā)展冷凍電鏡技術(shù)而分享了諾貝爾化學獎纸兔。他們的努力不僅提高了生物分子的成像質(zhì)量惰瓜，并且提供了有關(guān)三維顯微成像更加直觀簡化的有效方式，將生物化學引入新紀元汉矿。在新型計算機軟件的加強輔助下崎坊，今年，它為許多與生命相關(guān)的關(guān)鍵分子提供了新的洞見洲拇，并迅速重塑結(jié)構(gòu)生物學領域流强。就在獲得諾獎的不久后，崔屹帶領的團隊在十月末的《科學》雜志上發(fā)表的他們的最新研究成果：利用冷凍電鏡技術(shù)揭示了敏感性的電池材料和界面的原子結(jié)構(gòu)呻待，從而開啟了冷凍電鏡材料學研究的新篇章打月。
? 擴展閱讀：《今年的兩項諾獎之間，被忽視的完美連接》
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 7
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?基因治療的曙光
1型脊髓性肌肉萎縮（SMA1）是一種進行性的單基因運動神經(jīng)元疾病蚕捉，被診斷為患有SMA1的嬰兒一般會在2歲左右死亡奏篙。在一個小型的臨床試驗中，美國森特維爾弗吉尼亞州一名患有SMA1的小女孩迫淹，接受了一種基因療法秘通，取得了巨大的初步成效×舶荆基因療法是一種注入到靜脈中的一次性療法肺稀，在以往的治療實踐中效果并不總是理想。而這次的試驗展示了一種新載體在運送基因穿過腦血管屏障的能力应民。此次的成功使一度陷入困境的基因治療研究再次成為焦點话原。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?8
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?最古老的智人化石
在過去的20年內(nèi)，科學家一直認為人類起源于大約20萬年前的東非大裂谷附近诲锹。直到今年繁仁，古人類學家又有了令人驚喜的新發(fā)現(xiàn)，刷新了對早期人類研究的記錄归园』剖科學家在摩洛哥發(fā)現(xiàn)了智人的頭骨化石，將智人的歷史再往前推進了約10萬年之久庸诱。因此現(xiàn)在我們所知道的是捻浦，早在30萬年前，智人就已經(jīng)存在了桥爽。在此之前朱灿，就有一隊科學家曾在摩洛哥的一個山洞里找到了4萬多年前的化石，這使得其他團隊的研究人員決定回到那里去做進一步的挖掘聚谁。他們在一個采石場附近的山洞里發(fā)現(xiàn)了五個化石標本母剥，與此同時還發(fā)現(xiàn)了動物的骨頭和一些工具，他們使用了一種新的技術(shù)來精確地測量化石的年齡。這次的發(fā)現(xiàn)說明了人類的起源地并非僅限于東非一帶环疼，而是遍及了整個非洲大陸习霹。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?9
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 人造子宮內(nèi)的奇跡
這不是黑客帝國里的橋段，而是一項在費城兒童醫(yī)院實現(xiàn)的科學突破§帕ィ現(xiàn)在淋叶，我們可以通過一個充滿液體的塑料袋，來維持極度早產(chǎn)羊羔的生存伪阶。袋子里裝滿了人造羊水煞檩，以此創(chuàng)造一個與子宮內(nèi)狀況相似的環(huán)境。在這之前栅贴，也有其他團隊進行過類似研究斟湃，但是這一次是由羔羊自己的心臟為子宮提供動力。每只在這些充滿了液體的袋子里能存活下來的羔羊檐薯，都是基于一個能將血液通過臍帶泵入一個特殊的充氧裝置的系統(tǒng)凝赛。研究中，科學家使用的是約105-115天的早產(chǎn)羊胎坛缕，相當于約23周的人類早產(chǎn)嬰兒墓猎。未來，我們希望這項技術(shù)能夠用于庇護那些提前來到人世間的早產(chǎn)兒赚楚。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?10
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 天文界的狂歡
? ? ? ?在發(fā)現(xiàn)引力波的短短兩年之內(nèi)毙沾，幾度成為了焦點，而且一次又一次的推向高潮宠页。就在摘得今年諾貝爾物理學獎的不久后左胞，LIGO和VIRGO，以及全球多家知名天文臺同時召開了發(fā)布會勇皇，這次罩句，天文學家看到了宇宙中最激烈的事件之一——兩顆中子星的并合。它們的并合攪亂著時空敛摘，輻射出的引力波經(jīng)歷了1.3億光年的旅程到達了地球。不僅如此乳愉，天文學家同時還探測到了中子星并合產(chǎn)生的短伽瑪射線暴兄淫，確認了千新星事件，發(fā)現(xiàn)了重元素形成之謎蔓姚，測量了宇宙的膨脹率捕虽，以及引力波的傳播速度。自此坡脐，我們正式迎來了多信使時代泄私。這是一個多么令人興奮的開始。此次的發(fā)現(xiàn)也被《物理世界》評選為2017年年度突破。
? 擴展閱讀：《超光速晌端？一波試圖修正引力的理論走進死胡同》
? ? ? ?除了以上提到的十大突破捅暴，科學家也在許多其它研究領域有了新的發(fā)現(xiàn)或突破，比如在南極的荒蕪地區(qū)采集到了迄今最古老（270萬年）的冰芯咧纠；在印度尼西亞的蘇門答臘島上發(fā)現(xiàn)了一種新的類人猿蓬痒；在緬甸找到了琥珀中的恐龍標本；人工智能成為撲克大師漆羔；AlphaZero橫掃圍棋梧奢、國際象棋和日本將棋界；基因編輯技術(shù)CRISPR取得了重要進展演痒；天文學家找到了更多可能存在生命的星球亲轨；首次發(fā)現(xiàn)來自太陽系外的雪茄狀小行星；皮埃爾·奧格天文臺確認了極高能宇宙射線來自銀河系之外鸟顺；一顆“不死”的超新星挑戰(zhàn)現(xiàn)有理論惦蚊；天文學家發(fā)現(xiàn)了最遙遠的超大質(zhì)量黑洞，加深了類星體的形成之謎诊沪；物理學家制造出一種新型激光——拓撲激光养筒；中國“悟空”暗物質(zhì)探測衛(wèi)星獲得了迄今最精確的高能電子宇宙線能譜等。
? ? ? ?科學家在進行學術(shù)研究時抱有不同的出發(fā)點端姚，有的為了滿足純粹的好奇心晕粪，有的為了尋訪自然界之美，有的為了讓自己的發(fā)現(xiàn)能在未來造福人類渐裸，有的為了填補知識宇宙中的空白……無論是何種心境巫湘，相同的是他們都在為追尋科學的真理而默默付出。
感謝他們的付出昏鹃，才有了如此精彩的2017尚氛。
