????? 2007年,美國基礎(chǔ)研究所獲甚豐,在光學信號存儲、超發(fā)光現(xiàn)象、利用激光冷卻技術(shù)獲得物體接近絕對溫度零度、暗物質(zhì)的存在與否、無線傳送電能、飛秒激光脈沖等基礎(chǔ)研究上都取得了成就。
美國物理學家利用2個原子干涉重力儀,找到測量萬有引力常數(shù)的新方法,測量精度可達百萬分之一。該技術(shù)不僅可用來測量萬有引力常數(shù),對在實驗室中研究廣義相對論也有重要意義。
波士頓大學設(shè)計制造出納米同軸光纜,能把可見光擠壓到極小的幾何尺度,將波長在380納米?750納米的可見光在直徑約300納米的納米同軸光纜中實現(xiàn)傳送。這一技術(shù)挑戰(zhàn)了一條重要定理:光無法穿過比自己波長小得多的孔。該成果能為多個領(lǐng)域帶來革命性突破,應(yīng)用于高效太陽能電池、微型光開關(guān)等,甚至能幫助盲人重見光明。羅切斯特大學則利用新開發(fā)的單光子技術(shù),將相當于整張圖像的信息進行編碼和儲存,并使其完美再現(xiàn),為信息以光形式儲存奠定了基礎(chǔ)。
能源部布魯克海文國家實驗室在利用鈦?藍寶石激光器的激光束控制自由電子激光光脈沖持續(xù)時間的實驗中,首次觀察到超發(fā)光現(xiàn)象,有助于開發(fā)新一代光源發(fā)光設(shè)備。
研究人員借助“計算化學”科學,在計算機中設(shè)計出一種分子,它有讓甲基氟化物(簡單的碳氟化合物)中的碳?氟化學鍵斷裂的能力,把碳氟化合物中的氟原子“拽”出。如能合成出這種分子,用其去除碳氟化合物中的氟,將有助于減少對大氣臭氧層的破壞。
麻省理工學院利用激光冷卻技術(shù),成功將體積相當于硬幣大小的物體冷卻到接近絕對溫度零度,創(chuàng)造了激光冷卻相同體積物體的最低溫度紀錄,為最終將較大物體冷卻到絕對零度,以觀察物質(zhì)的量子行為帶來了希望。
暗物質(zhì)的存在與否是標準宇宙學的基石,美國天文學家在距地球50億光年的“CL0024+17”星系團中,探測到跨度約有260萬光年的暗物質(zhì)環(huán)。這是迄今為止能證明暗物質(zhì)存在的最強有力證據(jù),也是人類首次探測到有著獨特結(jié)構(gòu)的暗物質(zhì)。歐美科學家還首次為暗物質(zhì)繪出了大型三維圖。三維圖顯示,正如原先所料,暗物質(zhì)在可見物質(zhì)聚集的基礎(chǔ)上形成了一種絲狀“骨骼”,最終產(chǎn)生了天體。
麻省理工學院通過無線傳送電能方式,點亮2米開外的一盞60瓦燈泡。該技術(shù)如能投入實用,今后移動電話和其他便攜電器有望不需電源線也能充電,而污染環(huán)境的一大禍首電池有望“下崗”。
能源部布魯克海文國家實驗室成功地將金納米粒子附著于蛋白質(zhì),形成蛋白質(zhì)?金納米粒子均勻排列的薄層結(jié)構(gòu)。這種人工組合式功能性生物分子在能源轉(zhuǎn)換、結(jié)構(gòu)生物學、藥物輸送和醫(yī)學成像等眾多領(lǐng)域具有廣泛潛在影響。
研究人員首次在實驗中觀測到分子混沌現(xiàn)象,即分子在碰撞前互不相干,只在碰撞后才變得相互存在聯(lián)系,從而證實這一早已廣為承認的假設(shè)確實存在。
普度大學工程專家實現(xiàn)對超短光脈沖的光譜性質(zhì)進行精細調(diào)控,并首次對一個單脈沖“飛秒光學頻率梳”中的100條“梳狀線帶”進行精確“脈沖整形”。這是一個具有重要意義的里程碑,為制造更先進的傳感器和更精密的實驗室儀器、研發(fā)更高效的通訊技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
能源部橡樹嶺國家實驗室的散裂中子源(SNS)創(chuàng)下中子源加速器束流功率的新紀錄,達183千瓦。新的世界紀錄將為科學家提供前所未有的分析和了解分子結(jié)構(gòu)和行為的能力。
科學家發(fā)現(xiàn),中子在內(nèi)部中心和外部邊緣各有一個負電荷,而其間像三明治一樣,每一層有一個正電荷夾在其中,使中子呈電中性。該成果改變了對中子如何與攜帶負電荷的電子,以及與攜帶正電荷的質(zhì)子相互作用的理解。
勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室采用化學力顯微鏡方法,首次掌握了測定單一官能團和碳納米管間發(fā)生特殊相關(guān)作用的能力。納米管探針的接觸區(qū)域被減少到1.3納米,從而能準確測定出單一官能團與碳納米管的附著力,了解它們之間的相互作用。這項研究有助于設(shè)計和制造出更好、更強的材料以及更靈敏的裝置和傳感器。
亞利桑那州立大學設(shè)計出一種革命性的激光技術(shù),形成的飛秒激光脈沖可對微生物的蛋白質(zhì)外殼產(chǎn)生致命振動,從而將微生物摧毀,它可以消滅艾滋病病毒和細菌而不損害人體細胞,有助于減少醫(yī)院抗藥性耐甲氧西林金黃色葡萄球菌感染的擴散。
麻省理工學院開發(fā)出利用紅外線在微型芯片上移動微小粒子的新方法。由于紅外線不會被制造微型芯片的硅材料反射,采用紅外線“光鑷”不僅可用于研究芯片表面,還可用來對芯片表面進行實際操作。該學院還運用類似X光CT掃描方法,開發(fā)出一種新型成像技術(shù),可在不用熒光標記或其他外加對比試劑的情況下展現(xiàn)活細胞內(nèi)的任何活動,使人類首次能夠?qū)铙w細胞在自然狀態(tài)下的各種功能加以研究。
科學家采用分子工程技術(shù),研制出細胞內(nèi)最大粒子穹隆體結(jié)構(gòu)模型。利用這種結(jié)構(gòu)可研制一種靈活的、靶向納米膠囊來遞送藥物,未來還可用于生物傳感器、酶運輸、控制釋放,甚至可作為納米電機的一部分。
加州大學伯克利分校利用一種納米粒子技術(shù),首次探測到單個細胞內(nèi)生物分子的動力反應(yīng)機制。這是分子成像技術(shù)的突破,將對細胞藥物開發(fā)和生物醫(yī)療診斷產(chǎn)生深遠影響。
美國《國家地理》12月3日說,1999年在美發(fā)現(xiàn)的恐龍“木乃伊”達科他具有重大研究價值。這是首次發(fā)掘到表面皮膚沒有塌陷進骨架內(nèi)的恐龍化石,很可能為研究恐龍進化和生物群落提供無可替代的依據(jù),讓科學家在研究恐龍蛋白質(zhì)甚至DNA中,找到其生活周期和生長方面的重要線索。
2007年世界科技發(fā)展回顧:日本
日本在理論核物理學研究、宇宙空間觀測、稀土類金屬超導(dǎo)及磁性現(xiàn)象、重離子束照射促使植物變異、利用大型正負電子對撞加速器發(fā)現(xiàn)新粒子等研究中取得了成績。
日本物理學家首次從量子色動力學中精確計算出核子之間的強排斥相互作用,以前只能用實驗描述的有關(guān)核子間的相互作用都可從計算中得到再現(xiàn),從而得以重新檢驗以前通過實驗獲得的原子核的性質(zhì)并發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象,也可能因此建立一種更新更簡單的核現(xiàn)象理論。利用精確的核作用理論,能更準確地計算出宇宙中中子星的大小,解釋超新星的爆炸機理,進一步研究早期宇宙物質(zhì)形態(tài)及銀河系形成等宇宙演化問題。
天文學家在距地球3億光年的后發(fā)星座所屬銀河系之一的D100銀河中,觀測到一條長約20億光年的細長氫電離氣體云,認為這一細長構(gòu)造與已知噴射星云的結(jié)構(gòu)成因完全不同。
現(xiàn)在所見到的蟹星云是公元1054年發(fā)生的超新星爆發(fā)后的殘骸,日科學家公開了由“昴”天文望遠鏡拍攝的蟹星云照片,可從中見到浮游在空中的超新星殘骸。
日本一研究小組發(fā)現(xiàn)稀土類金屬釔和錒化合物超導(dǎo)以及磁性現(xiàn)象,并對稀土類金屬進行測定,成功地直接觀測到存在于稀土金屬以及錒化合物中的具有超導(dǎo)等特異性質(zhì)的重電子,這種重電子導(dǎo)致了其特異性。
名古屋大學一研究小組觀測發(fā)現(xiàn),距地球約2400萬光年的系外銀河“M101銀河”的邊緣部正在形成星系,這一發(fā)現(xiàn)有別于已有的天文常識。觀測結(jié)果表明,在絕對零度(-273攝氏度)的宇宙空間,-240攝氏度的宇宙塵埃朝向銀河系外緣,-255攝氏度的宇宙塵埃向銀河系中心部位集中,由于溫差關(guān)系,該系外銀河的外緣部分比中心部位星系形成活動活躍。
理化學研究所利用重離子束照射方法,培育出櫻花突然變異新品種,開花時呈淡黃綠白色,開花后期變成淡黃粉紅色,成為與母系完全不同的新品種。
一國際聯(lián)合研究小組利用日本大型正負電子對撞加速器發(fā)現(xiàn)一種新的帶電荷粒子,它與已知的由一個夸克和一個反夸克組成的介子不同,極有可能是由4個夸克結(jié)合形成的新的復(fù)合粒子。這一發(fā)現(xiàn)對進一步加深量子色動力學現(xiàn)象的理解具有重要意義。
研究夸克獲得質(zhì)量的過程,對解開物質(zhì)具有質(zhì)量之謎至關(guān)重要。日本一研究小組依靠稱為“格子量子色動力學”的計算機模擬,在世界上首次驗證量子色動力學中的手征對稱性自發(fā)破缺現(xiàn)象,向解答“為什么物質(zhì)會有質(zhì)量”的謎題又邁進一步。
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