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美《探索》杂志：08年100大科学故事(多图)(转自环球网）
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网址： http://tech.huanqiu.com/infor/int/2008-12/329405.html 其中与物理有关的几个： 93、物理学家发现地球“神秘HISS”之源： 地球“神秘HISS”是一种电磁波，见于环绕地球致密的等离子体层（plasmasphere）中。这种波是控制“Van Allen辐射带”的二区域结构的一个主导因子，而且由于它能从等离子体层中将高能电子除掉，所以它在减小太空中卫星及人类所受到的辐射危险方面扮演着至关重要的角色。科学家提出了很多理论来解释这种波的起源，但没有一种理论经受住了时间的检验。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家利用来自CRRES卫星的数据建立了一个新模型，该模型将这种波解释为“Chorus”的另一种波型的衍生物。 Chorus过去被认为与Hiss无关，但科学家最新发现它能传播进等离子体层中，随后变成Hiss。 83、防弹纳米纸比钢铁还硬朗 美国科学家发明了一种超强纳米纸，它的基本成分是碳纳米颗粒。这种新型纸的硬度超过钢铁，然而它又的确像普通纸张一样柔软，而它的韧性则比普通纸张大得多。 超强纳米纸是由美国西北大学的一个研究小组研制成功。研究人员在经特殊处理过的水中将碳纳米氧化物微粒驱散，然后用滤膜过滤。他们发现水能够使这种微粒在过滤器表面形成一种纸状薄层，它比由碳纳米管制成的纸张还要柔韧。由于超强纳米纸的硬度高，柔软性好，导电性能也不错，薄薄的纳米纸比金属线更适宜于加工成各种尺寸的电子器件，在精密仪器制造领域将大显身手，燃料电池也可以借助这种新材料增加转化效率。用这种新型纳米纸制成的电器非常环保，又利于回收，因为将这种纸暴露在空气中也不会变形，但是浸没在水中就会慢慢分解成碳纳米氧化物微粒，经过过滤后又能形成新的纳米纸，可用于电子器件的制造。 70、首次拍下电子运动连续画面 由于电子的运动速度极快，过去要完整地拍摄一个电子的运动情况几乎是不可能的。但瑞典科学家首次通过飞秒激光成功拍摄到了电子运动的连贯影片。由于电子运动的速度非常快，因此先前拍摄电子的运动图像都是模糊不清的。为了拍摄到这些高速运动电子的清晰图像，得需要极快的闪光。这种极速闪光过去没办法实现，而如今瑞典兰德大学工程系的科学家开发了一种新技术――利用名为“飞秒脉冲”的强烈激光脉冲来产生瞬时脉冲。在另一束激光的协助下，科学家还成功地引导了电子的运动，从而让电子与原子核发生了碰撞，并拍下了这一过程的影片。 69、物理学家制造永不漏电的超级绝缘体 今年4月，一支国际科学家小组制造出了一种新的基本态材料――超级绝缘体。正如超级导体可以让电流毫无阻力地通过那样，超级绝缘体无限长地保留电荷，永不漏电。据悉此材料是由氮化钛膜制成的，这是一种特别硬的陶瓷材料。低温下的氮化钛依其膜的厚度而有二种非常不同的特性，要么是超级导体要么是绝缘体。当此材料足够薄时，它就能从超导变成超绝缘。而当温度降低到20mK(K为绝对温度)后，研究人员发现其电流急剧下降到接近零的程度，也就是电阻无限增大。原来，这里发生了量子现象，出现了与超导完全相反的现象———超绝缘。 65、首个忆阻器半导体混合电路变革电脑计算 任何一本电子学教科书都能够告诉你，电路是由三大基本元件组成的：电容、电阻和电感。而在1971年，加州大学伯克利分校教授利昂春（Leon Chua）预测存在有第四种基本元件：记忆电阻（Memristor）。 今年5月，惠普实验室的研究人员在《自然》杂志上撰文证实，忆阻器在纳米级电子系统中确实存在。这种电阻能够通过施加不同方向、大小电压，改变其阻值。除了学术研究用途外，如果利用其不同阻值代表数字信号，在半导体电路中实现数据存储也大有前途。事实上，惠普实验室展示了首个忆阻器半导体混合电路。他们将一块FPGA芯片中的部分半导体电路摘除，用忆阻器替代。由于单个忆阻器就能够实现一组闪存电路的功能，同时比闪存速度更快，能效更高。因此这样的混合电路能够降低芯片中晶体管数量，大幅降低成本，甚至有望靠这一新技术延续摩尔定律。 51、最小晶体管问世 英国科学家日前用世界上最薄的材料——石墨烯制造出了一种超小型晶体管，这种晶体管只有1个原子厚、10个原子宽。这使人们朝制造可靠的纳米级超小型晶体管的方向迈出了重要一步。石墨烯是由英国曼彻斯特大学物理与天文学院的安德烈·海姆教授等人于４年前发现的，这是第一种已知的１个原子厚的材料，也是目前世界上最薄的材料。研究表明，石墨烯可以被刻成尺寸不到１个分子大小的单电子晶体管。而晶体管的尺寸越小，其性能越好 43、量子信息传输速度远超光速 量子纠缠，昔日曾被爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。今年瑞士日内瓦大学的物理学家通过对纠缠态光子的研究，验证其信号传输的速度远超光速，使爱因斯坦的言论再引波澜。相关研究内容见于英国《自然》杂志8月13日在线版。 物理学家尼古拉斯·吉森与同事一直在对量子纠缠态进行研究，在最新的实验中，他们将一对纠缠态光子分离，并通过光纤分别传送到相距18公里的两个村庄。传输中光子会途经探测器，而探测器与最终接收站的显示证明光子在被分离后仍然存有纠缠关系：二者呈现一致的变化状态，且这种变化没有时间差。当每个光子到达目的地时，它们可以不经过任何直接联系而即时知晓其“孪生兄弟”的状态。在此基础上研究人员进行计算，最终结论是要保证这种效果的通信信号，其作用速度应至少是光速的10万倍，而几乎所有的物理学家都会认为这绝无可能。 26、新涂层让玻璃窗收集太阳能 人们通常在屋顶安装一块大面积电池板，用以采集太阳能。但是这种方法价格高昂而且效率平平。现在，只要在普通玻璃窗上加一层涂层就能采集太阳能并供能，而且完全不影响采光。这是美国麻省理工学院的科学家发明的，他们按特殊比例混合至少两种涂料制成一种聚能材料，以吸收各种波长的光线。涂料吸收太阳光后会把光线以不同波长传输到安装在玻璃边缘的太阳能电池中。这种聚能材料不仅适用于玻璃，还可以用于塑料板等物质。这一技术，花费不高，却可以使效率提高近50%。 7、隐身斗篷新突破 很多人都梦想着拥有隐形能力，像墙壁上的苍蝇一样不被人发现。这听起来很像科幻影片和小说中的场景，但在不远的将来，隐形人很有可能成为现实。加州大学伯克利分校研究人员表示，他们将很快发明出隐形斗篷，能够让光线和声音等以波的形式传播的物质发生偏斜。实际上，隐形斗篷并不是真正做到隐形，但既然看不到又听不到，你又怎么知道有人就站在你的身边呢？ 实现隐形的“魔术”依靠的是新发现的材料——超材料。这种材料的表面拥有令人难于置信的微小结构，由于个头非常小，足以对单个波进行干扰。如果身披由超材料制成的斗篷，光线将绕过你并在另一侧会合。这样一来，你就在他人的眼皮子底下消失了，而且没有留下任何线索。隐形技术拥有很多实际应用，其中一些应用是显而易见的，尤其在军事方面，比如制造隐形轰炸机。 2、大型强子对撞机开始搜寻上帝粒子 2008年，科学家启动的个头最大的“新玩具”莫过于大型强子对撞机。强子对撞机是一台长17英里(约合27公里)的环形粒子加速器，位于法国与瑞士交界，作用是创建“大爆炸”发生后瞬间的初期宇宙形态。对撞机是26个国家耗资80亿美元建造的，是科学家寻找假定中的希格斯玻色子——也就是“上帝粒子”的最有力武器。据信，“上帝粒子”是其它任何粒子的质量源泉。 |
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