回顾2022年世界重大科学进展和科学风波,法国数学会网站公布了去年“年度亮点”工作(of the Year) 中国科学技术研究院
潘建伟、陆朝阳、朱晓波等
他们的一项研究成果获奖了,他们的第一个实验排除了实数形式的标准量子热。 该研究论文将于明年1月发表(推荐阅读:虚数不是虚数:来自量子化学实验的否定)。 另外值得一提的是,中国农业大学研究团队在国际上首次进一步堵住局域性、测量独立性、纠缠源独立性等漏洞,严格验证了复数在量子热中的必要性。 该研究论文于去年10月发表。
激光聚变的辉煌一年
这一年以高调结束——国家点火装置(NIF)以一个期待已久的里程碑结束了这一年。 去年早些时候,该团队实现了点火实验,即自维持燃烧条件中国十大量子物理学家,其中局部自加热比外部加热和环境能量损失占主导地位。 最近,研究人员宣布他们已经采取了下一步——证明激光引发的聚变反应产生的能量少于其消耗的能量。
耶拿亥姆霍兹研究所的泽普夫表示,虽然实用的基于激光的聚变反应堆还需要数到六年的时间,但可以预见的是,激光聚变将以与计算机科学相似的速度发展。
复数在量子化学中不可或缺
薛定谔多项式中的虚数单位 i 意味着它的解也可以是复值。 (注:在经典化学中,人们可以仅使用实数写出所有定理;有时引入复数只是为了方便估计。)量子热中的复数主观上仅作为一种方便的估计工具引入,或者它是一个量子什么关于热本身不可分割的一部分? 量子理论只能用实数来描述吗? 确实,一些化学家之前认为基于实数的量子热可以给出与当前复数描述相同的结果; 学院范景云团队基于贝尔方程类型的三方实验表明事实并非如此。 剖析表明,复数对于描述此类实验至关重要,这意味着实数不足以描述我们通常理解的量子世界。
化学的多种声音
去年,《物理学杂志》推出了一个新的播客“”。 第一集讲述了 LGBTQ+(女同性恋、男同性恋、双性恋、跨性别者和酷儿)化学家面临的困难。 最近的研究表明,LGBTQ+ 化学家常常充满敌意或受到恐吓,而敌对经历会极大地影响他们的职业生涯。 接受采访的 LGBTQ+ 科学家分享了他们个人奋斗的积极经历。 他们还指出了可以改善化学氛围的行动,例如尊重人称动词的使用(以表达对他们性别认同的尊重)、提供中性沐浴以及为那些受到冤屈的人挺身而出。 出去。
人类看到了银河系黑洞
(EHT)
去年五月,科学家发布了第二张黑洞图像。 第一张黑洞照片于 2019 年发布,显示了距离月球超过 5000 万光年的超大质量黑洞。 而第二个就是人马座A*(A*),这个“黑色深渊之口”距离我们只有26000光年。
这项任务绝非易事,因为科学家需要根据不同望远镜拍摄的快照重建完整的图像。 这些快照因人马座 A* 周围二氧化碳的运动而变得模糊。 为了解决这个问题,该团队开发了一种算法,可以从数千张重建图像中选择最适合观察数据的图像。
“我们花了几年时间才得到这个结果,但我们从未被挑战吓倒,”负责该算法的加州理工学院工程师凯蒂说。
有关希格斯玻色子骰子的更多信息
希格斯波骰子发现六年后,尚未发现任何违反标准模型的情况。 但粒子化学家认为研究希格斯粒子比以往任何时候都更加重要。 了解希格斯粒子如何与其自身以及与其他粒子相互作用,或发现其他类希格斯粒子,可以帮助化学家破译暗物质的本质或解释物质相对于反物质的主导地位。 LHC(小型强子对撞机)的第三次运行将于 7 月开始,将使可用于解剖的希格斯粒子数量增加一倍。 希格斯粒子的共同发现者 CMS 合作组织的发言人卢卡说:“我们确实正在进入精确希格斯化学的时代。”
太空探索的两个里程碑
(NASA、ESA、CSA 和 STScI)
7 月 12 日,加拿大航天局 (NASA) 与世界分享了詹姆斯·韦伯太空望远镜的第一张图像。 詹姆斯·韦伯太空望远镜是迄今为止发射到太空的最大望远镜。 整整三个月后,行星防御工事的首次演示实验成功进行。 该演示实验使用航天器撞击小行星并实现其既定目标:改变小行星的轨道。 事实上,这两件事的进一步应用和影响还有待发现,但今年可能会作为太空研究的分水岭载入史册。
破译蛋白质折叠
在过去的几年里,(一种机器学习模型)在从肽序列预测蛋白质的三维结构方面取得了巨大的成功。 去年中国十大量子物理学家,研究人员提高了阐明控制折叠过程的基础化学的能力。 任何给定的多肽序列都可以通过多种方式折叠,并且可以从所有候选结构中选择可行的一种。 研究发现,通过这样做,他们“学习”了化学原理,例如蛋白质的折叠潜力。
这一发现表明,机器学习可以了解复杂的分子生物过程——那些很难从第一原理中推导出来的过程。
当代“伽利略”
(APS/R. 和 Maki Naro)
夏末,“”(显微镜)——一项基于卫星的实验宣布,它已经以迄今为止最高精度证明了等效原理。 根据等效原理,引力质量和惯性质量完全等效。 探索三者之间的差异可以揭示标准模型之外与暗物质和暗能量等谜团相关的数学。 自伽利略时代以来,人体实验已经越来越精确地验证了这一原理。 由于没有月球地面的引力干扰,“显微镜”打破了之前所有的灵敏度记录。
该实验通过比较不同材料的两个圆锥体的下落速率,表明重力质量和惯性质量的差异小于千万亿分之一(10-15)。
水星之谜已解开
汞是第一种被发现具有超导特性的金属。 研究人员提出了一种理论描述,可以根据第一原理预测这些金属的行为,这一理论实际上揭示了汞最后一些鲜为人知的秘密。 1911 年,化学家 Heike Onnes 将水银冷却至约 4 开尔文,发现了超导性。 事实上,汞后来被认为是一种“常规超导体”,但没有微观理论可以准确描述它。
通过了解与汞超导特性相关的微妙但经常被忽视的影响,研究人员成功地开发了一种精确描述汞超导行为的新理论。 这一发现可能有助于在接近常温常压条件下设计和搜救常规超导材料。
更清晰的量子触觉
研究人员开发了一种“量子光学耳机”,其性能优于传统耳机,基于一种快速检测量子热纠缠光子对的新技术。 该团队将一系列低音短语编码为纠缠光子携带的光信号,然后检查光信号并将其转化为录音。 受试者能够比传统声音记录的短语更准确地识别“量子记录”的短语。
研究人员表示,这些技术有可能检测快速且嘈杂的信号,例如生物细胞中单个分子运动产生的信号。