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学术界权威杂志《物理世界》网站（physicsworld .com）评定年度物理重大科研突破，欧洲航天局于11月发射的“罗塞塔”无人探测器登陆彗星的项目，名列第一。评为2014年物理学最引人注目的研究。本年度中，共有4项天文研究列为十大物理突破成就。

《物理世界》编辑哈密斯‧约翰逊博士（Hamish Johnston）表示：“我们期盼着这项科学研究带来的惊奇……通过十年间对彗星之谜的追索，我们能做到将高端实验室置于其表面而进行研究，我们当然为这科技之旅感到欣慰。”

罗塞塔发回数据 探知地球之水不来自彗星

2014年11月12日，“罗塞塔”释放了“菲莱”着陆器。（getty images）

目前，科学家根据“罗塞塔”（Rosetta）系统发回的大量的数据，通过对比彗星的氢元素同位素氘的比率和地球的明显差别，基本判断出地球之水不来源于彗星，更有可能是行星群。

2004年3月“罗塞塔”飞船从南美洲的库鲁航天中心发射，随后经过3次地球引力和1次火星引力的借力，进入追逐彗星67P的轨道。2008年和2010年，“罗塞塔”飞过小行星2867号Steins、21号Lutetia，2011年6月进入休眠状态。2014年1月，“罗塞塔”按计划从休眠中苏醒，并继续朝着彗星飞行。

2014年11月12日，“罗塞塔”释放了“菲莱”着陆器。由于彗星表面与预计的截然不同，携带光谱分析等实验仪器的“菲莱”经过两次着陆，终于成功降落彗星表面。之后，“菲莱”采集彗星的表面物质，收集信息，然后将无线讯号传回距离5亿公里远的德国达姆斯塔（Darmstadt）指挥中心。

天文研究引注目

12月12日的《物理世界》报导中，除了将人类首次无人探测器“罗塞塔”外，还有三项天文研究列为十大科研突破之中。

其一，美德科学家在1月份根据类星体，绘制出意想不到的宇宙网状结构图，发现宇宙星系分布成网状而不是均匀随机分布在空间， 宇宙中的“粗糙”网丝被物质覆盖，网孔基本为星系稀少的“空洞”。

更大宇宙范围的网格结构，图中标尺为10个百万光年的距离。（来源：phys.org）

随后在11月的物理专业网站phys.org报导可知，宇宙的网状结构图反应出暗物质的普遍存在，星系是非常有序存在。加利福尼亚大学的天文学家倍楠‧达尔维斯（Behnam Darvish）说，将星系联系在一起的网丝“就像宇宙的‘骨架’，在星系的形成和运转起着作用，这对于目前研究来讲，不可思议的深奥难懂。”

其二，国际中微子天文台(Borexino) 8月份在意大利的山底地下实验室，发现太阳中心发射强大的中微子流——证实太阳的百分之九十九的能量，来自于质子核聚变为氦的链反应。而且10万年来，太阳产生的能量相当稳定。

其三，牛津大学的物理学家吉安卢卡‧格雷高丽（Gianluca Gregori）在实验室制造出微型超新星，可能有助于理解超新星。据《物理世界》6月报导，格雷高丽说：“多么惊奇，竟然能在室内试验台的范围内研究多少光年之大的物理天体。”他认为，这个实验不仅用于研究实际的超新星残体，而且适用于许多天体系统。

其它六项研究突破

其余的六项研究分别为磁性全息存储（2月）、激光核聚变（2月份）、改良传输图像光纤（3月）、声波“牵引光束”（5月）、测量电子间磁力作用（6月）、量子信息压缩（9月）。

磁性全息存储

今年2月，来自美国加州大学河滨伯恩斯工程学院和俄罗斯科学院研究人员演示了一种利用自旋波干涉原理的新型全息存储器。数据存储为磁比特的形式，而以全息图像即时读取。这种新型的存储器藉助自旋波的波长短的优点，增强了存储量（存储密度高），因此有可能成为未来的一种大容量信息存储设备。

激光核聚变

今年2月，美国利弗莫尔劳伦斯国家实验所的研究人员在受控核聚变的实验中取得一项关键进展，首次在核聚变实验“点火”时实现了能量“盈余”。

虽然，这个实验距离真正实现可控核聚变还差的很远。但是这些研究人员已经能够利用超能激光挤压极微小的氘氚“弹丸”，生成是激光能的2.5倍聚变能量，从而达到基本可以“点火”核聚变的程度。

改良传输图像光纤

美国科学家利用“安德森局域化”相变原理，在改良了光纤传输图像的品质，该技术可以广泛用于医疗的内窥镜等成像系统，能得到更加清晰的检测图像。

美国新墨西哥大学、威斯康星大学等科学家反向利用光纤中的无序传导现象，恰到好处的“引导”这种使图像模糊的无序运动——即利用横向“安德森局域化”原理，使光纤传导速度不受影响，而又能让无序运动加强对比度，因此得到比目前最好的市售光纤还要清晰的图像。

测量电子间磁力作用

这是自二十世纪20年代理论上发现电子间的弱相互作用力以来，科学家首次得以在实验室实际测量小小的单个电子之间的力作用大小。

以色列研究人员利用量子信息和离子捕获（ion-trapping）技术，在排除磁场“背景噪声”后，测量两个独立电子粒子之间的极弱的磁相互作用。

令科学家惊奇的是，在测量电子间的磁作用力时发现，微观的量子作用竟然能达到人类肉眼所见的宏观尺度之大。

以色列魏茨曼研究所的科学家施洛米科特勒（Shlomi Kotler）说：“我们感到惊讶。电子的量子力学行为竟然能延展到人类尺度（human-scale duration）(15秒以上)。这种连贯性！那么微小的磁场作用能一直保持足够的强度。这是以前根本想不到的现象（unprecedented）。”

声波“牵引光束”

5月，英美科学家利用超声波移动物体，做到了“隔空取物”或者说造出了像科幻小说中所言的“牵引光束”。

据报导，苏格兰邓迪大学物理学家克里斯丁‧德莫尔博士（Christine Demore）说，通过一般的超声波手术仪器（超声波消融器），“我们能够用两束超声波射向物体的背面，声波产生足够大的力，拉动了一厘米大小的物体。”

因为可以移动小物体，所以目前的“牵引光速”有望用于医疗领域，如在治疗肿瘤时，将胶囊药物轻柔准确的置于病灶。

量子信息压缩

加拿大多伦多大学科学家首次在实验室实现在不破坏量子信息的情况下进行数据压缩。科学家将传统方法无法压缩的量子信息处理为光子量子比特（qubits）存储起来。目前能够做到，将3个比特的量子数据压缩为2比特（量子比特）。主导该研究的多伦多大学物理学家阿弗雷‧斯坦伯格（Aephraim Steinberg）说，这项实验还让人了解到量子的未知信息，从量子力学的角度讲，观察相同的量子（如光子）会得到不同的信息，以前的方法不可能完全描述量子的准确状态。

《物理世界》说，评定为十大科研的依据为“研究的重要性、对人类知识的意义、理论与实践间的联系大小以及科学家的感兴趣度”。

网载 2015-05-22 11:16:15