2017我国物理有了质的腾跃

　　2017年物理界的头版，被引力波的音讯完美占有。从VIRGO勘探器上线并一举完结与LIGO的联合观测，到LIGO的三位首要科学家毫无悬念地摘取本年的诺贝尔物理学奖，引力波的热潮一次次被面向高点。尤其是宣告观测到两颗中子星的并合，一起勘探到短伽马射线暴，确认了巨新星事情，提醒了重元素构成之谜，一个多信使地理学的年代就此敞开。

　　有开端就有完毕。9月15日，在土星作业了整整13年的卡西尼号勘探器燃料耗尽，在向地球宣布最终一串信号后加快爬升入土星大气层，终结了自己的生命。它总共拍照并传回了数十万张图片，留下了635GB的科学数据，为人类知道土星、探究太阳系积累了极点名贵的资料。

　　如果说引力波和卡西尼是欧美物理学界的自豪，本年度我国物理和地理学界的体现也毫不逊色，亮点纷呈。空间科学卫星大放异彩，相继完结科学方针，取得了国际领先的研究效果。以FAST为首的地上大科学设备蓄势待发，直指国际基础研究最前沿。

　　12月19日清晨，《天然》杂志发布的2017年度十大人物，盘点在曩昔一年对科学发生严重影响的十位科学家，我国科学技能大学教授潘建伟由于在量子通讯范畴的突出贡献赫然在列。

　　量子通讯在理论上有着近乎完美的保密性，有望成为未来通讯的基本形式。但是惯例光纤或近地自由空间会形成信道丢失，导致量子通讯的间隔一向被约束在百公里量级。由潘建伟担任首席科学家的全球首颗量子通讯卫星“墨子号”于2016年8月发射，2017年满意完结三大科学方针：千公里级星地双向量子羁绊分发、卫星到地上的量子密钥分发、地上到卫星的单光子量子比特的隐形传态。他们的论文别离作为封面文章宣布在《科学》和《天然》杂志，被《天然》审稿人称为“非常令人激动的音讯”，“证明量子技能现已突破了天空的约束，也是我国在物理科学方面的出资及尽力的证明”。

　　咱们地点国际的绝大部分是不行见的。其间有25%的物质被科学家们称为“暗物质”，它们或许由一类不知道粒子组成，不受电磁力的影响，仅经过引力场与已知物质发生效果。

　　为了捕捉暗物质，一种办法是运用在空气中提纯的惰性元素氙（Xe）作为勘探前言来寻觅暗物质，以在我国锦屏地下试验室进行的“熊猫计划”（PandaX）为代表。2017年8月，该项目负责人、上海交大鸿文讲席教授季向东在国际高能粒子天体物理大会上发布了最新暗物质勘探试验效果，第2次改写了暗物质粒子性质约束的国际纪录。

　　别的一种是空间运用暗物质磕碰湮灭会一起发生一般物质和反物质（如正负电子对）的原理进行直接勘探。2015年末我国发射了“悟空号”暗物质粒子勘探卫星。与AMS-02、Fermi同等类项目比较，“悟空”初次观测了TeV以上的高能国际射线，并获取了现在国际上精度最高的国际线勘探效果。项目首席科学家、紫金山地理台常进研究员及其团队11月30日在《天然》杂志上宣布的论文称，他们还丈量到能谱在约1.4 TeV处的一个可疑信号。耗资仅1亿美元的“悟空号”现在在轨运转状况杰出，将持续搜集数据，进一步证明该可疑信号的真实性及其是否与暗物质湮灭相关。

　　在我国西南喀斯特地貌中完工的地球上单体直径最大、灵敏度最高的射电望远镜FAST，被媒体烘托为寻觅地外生命的利器。

　　曩昔的一年，FAST的工程师和科学家们分秒必争地展开调试作业，方针是在500米尺度上完结毫米级的丈量和控制精度。至本年夏末已完结望远镜的功能性调试，包括初次盯梢观测、换源、编制扫描等作业。

　　现在，FAST已累计试观测1440小时，超额完结500小时的计划观测使命，发现优质脉冲星候选体17颗，其间经过国际认证9颗。

　　“FAST的成功来得有点太快了，让国际措手不及”，德国马普学会射电地理研究所所长Michael Kramer说。FAST发现的脉冲星将在准确丈量、未来导航技能、勘探引力波等方面起到要害效果。

　　但是，令人遗憾的是，在效果发布之前的9月15日，耗尽一生汗水建成FAST的首席科学家、总工程师南仁东，因病去世。

　　联系我国地理学下一代科研渠道的12米口径光学红外望远镜制作计划之争，引起轩然。

　　我国现在具有的最大通用型光学望远镜仅为一台2.4米口径、隶属于云南地理台的“欧洲制作”，无法满意迅速增长的国内运用需求。在发改委年头发布的国家严重科技基础设施制作“十三五”规划中，“大型光学红外望远镜”赫然在列，并高居第二的方位。

　　计划中的12米口径光学/红外望远镜不仅能大大减轻我国对国外大望远镜的依靠，如能赶快建成，还可赶在下一代30米级望远镜之前成为国际最大。但是，关于究竟该采纳哪种技能计划，却在要害时分发生了不合。

　　以南京天光所为首、有着郭守敬望远镜规划制作经历的团队建议选用四镜体系，以进步成像质量，推动技能创新。另一派却质疑包括未验证技能的四镜体系的可靠性，激烈建议选用国际通行的简略、老练的三镜体系。两边各不相谋，针锋相对。两次专家评定的效果截然不同，越发加重业界争辩。跟着国内外媒体对此事的曝光和火热评论，12米口径望远镜项目现在处于放置状况，出路未卜。

　　我国在凝聚态物理，尤其是高温超导电性、量子失常霍尔效应、拓扑资料与物态等重要范畴走在国际前沿。

　　2017年，我国科学家持续活跃探寻极点条件下的微观国际。试验方面，稳态强磁场试验设备于9月底在合肥经过检验，使我国成为国际第五个具有稳态强磁场的国家。同期，归纳极点条件试验设备在北京怀柔开工，以期在试验室更好地达到低温度、高磁场、高压强等极点物理条件。理论方面，除了进一步开展已有的办法，如密度矩阵重整化群和蒙特卡罗办法，我国物理学家也开端测验新的途径，如运用机器学习算法来测验处理量子多体问题。

　　展望2018，等待嫦娥四号能按原计划升空，初次完结月球反面软着陆；等待12米望远镜尘埃落定，已完结概念规划的环形对撞机厚实稳健推动。第二批空间科学卫星正在路上，值得重视。

　　六合之大，比咱们能幻想到的还多得多。在知道国际的道路上，咱们正在不断前进。

　　（辛玲系中科院院刊记者、副主编 李健系Springer Nature物理学与地理学高档修改）

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