2019年世界的得到_致广大，尽精微——2019年世界科技发展回顾·基础研究

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美国科学家发现了一种新的五夸克粒子。 图源:《科学美国人》网站

来自中子星(后方)的脉冲通过白矮星(前方)会变慢。 这个效果使天文学家能够测量系统的质量。 图源:美国国家无线电天文台

美国

微粒子研究领域取得了巨大成就

第一张黑洞的照片出现使世界震惊

刘海英(本报美国记者)

2019年，美国科学家在包括粒子物理在内的许多基础物理领域获得了很大的突破，发现了新的五夸克粒子( pentaquarks )和第一张黑洞照片。

在粒子物理领域，现在发现新粒子越来越困难。 在欧洲核研究中心( CERN )的大型强子撞击机LHCb的实验中，发现新的五夸克粒子成为2019年粒子物理领域的突出成果，美国和中国的科学家都发挥了重要的作用。 美国科学家还开发了在室温下合成捕获三粒子的方法，使操作三粒子研究其基本性质成为可能。 他们采用改进的电子散射方法准确测量质子半径，0.831毫微米的新值对于解决“质子半径”难题至关重要。 美国科学家首次用光子―质子碰撞测定J/ψ介子的发生剖面。 他们还利用暗物质探测器XENON1T观测了氙气124的放射性衰变，1.8×1022年的半衰期达到宇宙年龄的1兆亿倍，这些研究为人类理解世界增添了新的视角。

在天体物理学领域，重力波研究的热量不减！ 美国激光干涉重力波天文台( LIGO )于4月开始了一年的新科学探测。 同样在4月份，人类首张黑洞照片登场，自2015年人类首次直接检测出重力波以来，成为另一个里程碑式的成果，哈佛史密森天体物理中心谢皮德·杜尔曼率领的事件视野望远镜( EHT )队伍，与LIGO队伍一样留在科学史上。

2019年天体物理学领域有研究成果表明，美国科学家根据哈勃太空望远镜数据新测得的宇宙膨胀速度比根据初期宇宙特征(宇宙微波背景辐射)预测的膨胀速度快约9%。 这意味着天文学家需要超越现在物理学的新理论，发现了迄今为止最重的中子星J0740+6620，直径约19公里，质量超过太阳质量两倍的“捏出”，显示了没有暗物质的第二个星系，暗物质实际上可以从星系中分离出来 通过压倒科学家之前认知的实验，明确了宇宙大爆炸的可能性，有助于科学家理解宇宙起源模型。

美国和英国科学家还发现了前所未有的光波:季亚科诺夫―福格特博表示我们在理解光与复杂材料的相互作用方面进一步发展，为一系列技术进步奠定了基础。

尽管人类一直在追逐星海，但人类对宇宙的探测还没有结束。

日本科学家在围绕年轻恒星猎户座V883的气体和尘埃圆盘中发现了复杂的有机分子甲醇、丙酮等。 图源:日本国立天文台

日本

行星月球科学的探索成绩很好

能够理解桌面实验和黑洞的性质

在陈超(本报日本记者)星科学研究领域，日本科学家发现了旋转轴倾斜度不一致的原始行星系圆盘。 理化学研究所和千叶大学的共同研究小组用阿尔玛望远镜长期观测到的年轻的“原始行星圆盘”中，圆盘的旋转轴的倾斜度从内侧向外侧偏移，圆盘内部的星际尘埃有凝集成长的可能性。 研究人员指出，诞生初期的原始星周围存在大量气体，向原始星下降，下降的气体保持旋转轴方向，最终在离心力和引力的平衡下形成“原始行星圆盘”。 由于原行星系圆盘的中心形成行星，成为行星系，因此最新的研究有助于理解原行星系圆盘的形成过程和行星的形成。

另外，科学家在围绕年轻恒星的圆盘中发现了很多有机分子。 东京大学的共同研究小组使用阿尔玛望远镜观测了围绕年轻恒星猎户座V883的气体和尘埃圆盘(原始行星系圆盘)，发现了复杂的有机分子甲醇、丙酮等。 其中丙酮首次在原始行星圆盘上被发现。 据观测，猎户座V883的圆盘与一般的原始行星圆盘相比，这些分子和氢的存在度约高1000倍以上。

科学家们还发现月亮可能来自地球岩浆海。 海洋研究开发机构( JAMSTEC )、神户大学、理化学研究所的科学家对大冲突说进行了计算机模拟，月球有可能由原始地球的岩浆海洋构成。 地球和月亮被认为是46亿年前两个天体发生大碰撞而形成的。 因为大冲突说明了地球和月球的各种特征，研究人员通过计算机模拟进行了很多验证。 研究小组改进了以前的标准大碰撞说模型，首次假定原始地球上存在岩浆海洋时，实施了大碰撞计算机模拟。 结果表明，岩浆海洋对月球的形成可能起着重要作用，可以说明地球与月球的同位素比问题。

另外，国立天文台率领的国际小组利用多个天文望远镜，在距离地球130亿光年的地方发现了由12个银河组成的“原始银河团”，这说明了迄今为止发现的最远的原始银河团，宇宙中存在着8亿岁(宇宙现在为138亿岁)的恒星运动活跃的原始银河团。

在黑洞研究中，日本科学家也被斩首了！ 大坂大学、日本大学和中央大学组成的研究团队提出了新的理论框架，通过桌面实验可以理解黑洞的物理性质。 该理论有望从极小尺度和超巨大尺度两方面来阐明宇宙运行的基本规律。

英国

系外行星大气首次发现了水蒸气

微观世界气候科学常常是创新的

田学科(本报驻英国记者)

2019年，英国在行星科学、微粒子、物质结构、气候变化研究等基础领域取得了不俗的成绩。

在行星科学领域，伦敦大学研究生院9月12日宣布，该校的研究人员首次在太阳系外行星的大气中发现水蒸气，水的含量可能在0.01%到50%之间。 而且，这颗行星和恒星的距离在“宜居带”。 那个温度有可能满足生命存在的必要条件。 这是科学家首次在“超地球”大气中发现水蒸气，有助于人类了解潜在可居住行星的大气演化历史。 在太阳研究领域，英国科学家利用地面望远镜研究了特殊的太阳耀斑事件，结果得出产生该太阳耀斑的磁场强度比以前想象的强10倍。 这个发现改变了对太阳大气中产生的物理过程的理解，为太阳电晕研究开辟了新的道路。

在揭示宇宙的奥秘这一点上，英国科学家的表现也是一样的。 7月10日，平方公里阵列无线电望远镜( SKA )世界总部在英国柴郡举行了有效化交付仪式，表明多国参与建设的世界最大无线电望远镜正式投入，为探索宇宙奥秘提供了更好的国际合作平台。 英国天文学家通过高性能计算设施重新处理从国际低频阵列无线电望远镜( LOFAR )获得的所有国际站点数据，比以往更加详细地研究银河及其活动的演变，绘制了数千个过去未知银河的图像。 英国科学家还可以通过超级计算机模拟银河，解释爱因斯坦的一般相对论是重力如何作用，银河是如何形成的，另一个f(R )重力模型(变色龙理论)也可以解释银河的形成

微观世界研究领域也频繁发生同样的胜报！ 7月中旬，英国物理学家首次拍摄量子纠缠的照片，捕捉这种现象的视觉证据，有望促进量子计算等领域的发展。 同月，牛津物理学家指导的队伍首次开发了磁场噪声谱仪，人类首次“听”由磁单极子流产生的磁噪声方法有助于开展磁单极子物理学的新研究。 8月，英国科学家利用有关宇宙结构的数据，在宇宙间最小、最难研究的构成部分之一的中微子家中最轻的成员的质量，即0.086伏以下，约为600万分之一。

在物质结构领域，中英科学家于4月初合作发现了一种新的物质形态:链融合状态，即在极端高温高压条件下，金属钾原子呈现出固体和液体同时并存的稳定物质形态。

2019年，英国科学家保护环境，创造更好的社会，贡献自己的智慧。 8月，研究人员通过卫星观测发现，位于热带地区的北非，二氧化碳排放量比之前预想的多，热带地区“意外”成为全球变暖气体的排放源。 11月，帝国工科大学的研究人员发现，随着细菌持续适应高温，呼吸速度加快，排出更多的碳，加速全球变暖。 这一发现有助于构建更准确的全球变暖模型。 另外，科学家的研究显示，地球系统正在不可逆地变化，地球正在进入“紧急状态”。 而且，西南极冰原和亚马逊热带雨林减少等临界点出现的可能性，也许比人们以前预想的要大。

南极也是英国科学家2019年关注的重点。 为了明确南极何时被冰川垄断，首先，英美两国科学家合作，在拉特福德冰川连续开挖63小时，勘探至2152米深。 10月，英国南极观测局科学家研究了超过6千年的冰川记录，结果发现，由于南极的环状模型发生变化等原因，南极半岛东部的冰架变薄了数百年，或者南极的冰架崩溃，南极半岛东部的西风变强，大气变暖，冰架融化，未来的冰川面积减少了

“通卡实验”( TAIGA )接近于让科学家理解超高能宇宙射线的性质。 图源:俄罗斯卫星通讯社

俄罗斯人

火星金星探测领域成绩光明

量子加速器等技术表现俗气

董映壁(本报驻俄罗斯记者)

2019年，俄罗斯科学家在火星、金星探测和量子研究领域也做出了许多杰出的贡献。 另外，一些大型科学设施的建设和启动，给科学发展带来了更多机遇。

2019年，科学家在西伯利亚通卡地区成立了研究伽马射线和超高能宇宙射线的大型伽马射线世界观测台国际科学合作项目“通卡实验”( TAIGA )。 现在他们正在准备TAIGA观测台的两个装置TAIGA-HiSCORE和新的天体望远镜TAIGA-IACT的测试。

在火星和金星的探测中，俄罗斯晒黑的成绩单很引人注目。 俄罗斯和欧洲共同开发的“ExoMars-TGO”探测器(火星探测计划微量气体轨道探测器)制作了火星表面水分布状况的详细地图，发现了一些“大量水冰储备”。 另外，俄罗斯科学家发现金星有生命的新证据:俄罗斯对苏联“金星9号”、“金星10号”、“金星13号”和“金星14号”探测器从1975年到1982年之间获得的金星表面全景图像进行了新的处理，从图像中可以看到以稳定的构造缓慢运动的物体， 这些物体的轮廓与茎、蝎子、蘑菇、蜥蜴等18种生物相似，具有明显的尺寸和形态特征，还可与地质结构区别开来。 另外，每幅图像的位置会发生变化。

在包括同步加速器、量子计算机等高级领域，俄罗斯也取得了很大的进展。 全俄物理技术和无线电测量科学研究所开发了精度更高的第二代光学原子钟。 俄罗斯科学家正在开发用普通水代替对人体健康有害的x射线来改变太赫兹辐射强度的装置。 俄罗斯还计划在新西伯利亚建立同步辐射光源，并利用该光源研究地球的深层过程。 汤姆斯克理工大学开发了用于下一代核系统的钍系核燃料，结果发现该核燃料对于已经普遍使用的原子炉也是有效的。 在不久的将来，核原料的扩大可以通过钍来实现，检测出其全世界的储量非常大。 在量子技术领域，俄罗斯科学家创造了超导量子比特的世界记录:寿命达到50微秒，这是俄罗斯首台功能型量子计算机。 新西伯利亚国立技术大学开发了俄罗斯首台量子计算机电源，并进行了测试。

2019年，德国科学家在超导领域也取得了划时代的成果。 德美两国科学家合作发现，在超过100万倍的地球大气压下，氢化镧在零下23度具有超导性，是迄今超导材料被证实的最高临界温度。

在未来的地球科学研究领域，德国的科学试验船“极地之星”从9月20日开始了史上最大的国际北极气候研究多学科漂流观测( MOSAiC )。 教育研究部赞助1亿5千万欧元，来自19个国家的600人轮流参加。

以色列

揭示环肽促进癌细胞生长的神秘

开辟新的抗癌疗法之路

毛黎(本报以色列记者)

在基础研究领域，以色列工科学家领导的国际小组发现环肽是如何抑制癌症促进蛋白质的分解，促进癌细胞的生长和繁殖的。 研究人员认为，他们开发的战略将为基于环肽的新抗癌疗法铺平道路。

以色列和美国的科学家发现，泛素(或泛素蛋白)在有缺陷的蛋白上加上“死亡标记”，用蛋白酶分解。 泛素系统对机体健康至关重要，中断该系统可引起各种癌症、肌萎缩侧索硬化症、囊性纤维化、帕金森病和其他神经退行性疾病。

因此，以色列工科大学研究小组制定的战略，以抵消恶性肿瘤在泛素系统中发挥作用的能力为目的，基于泛素链化学法的生产技术和大型环肽库两者的结合。 研究发现环肽与泛素链结合，泛素不能正常标记癌细胞，从而促进蛋白质，抑制癌细胞蛋白质的分解。