科學突破獎公布「基礎物理特別獎項」,三位理論物理學家分享300萬美元獎金 | 科技早頭條

2021-02-16 環球科學

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· 物理學 ·

三位理論物理學家獲基礎物理特別突破獎

從左至右分別為Nieuwenhuizen、Ferrara和Freedman。（圖片來源：CERN）

8月6日，科學突破獎評選委員會公布了2019年基礎物理特別突破獎項的獲獎者。三位理論物理學家——歐洲核子研究組織的Sergio Ferrara、麻省理工學院的Daniel Freedman和紐約大學石溪分校的Peter van Nieuwenhuizen因提出超引力理論而榮獲這一獎項，並將平分300萬美元的獎金。1976年，為了統一所有自然力，三位物理學家創建了超引力理論。該理論將引力與一種量子場論整合在一起，拉開了通過量子變量描述時空幾何結構的序幕。

科學突破獎用以表彰全世界最傑出的科學家，是全球獎金最高的科學獎項。除了生命科學獎、基礎物理獎以及數學獎這三類常規獎項，評選委員會還會為做出巨大貢獻的物理學家頒發基礎物理學特別突破獎。此前的基礎物理學特別突破獎獲獎者包括探測到引力波的LIGO團隊、發現希格斯玻色子的CERN團隊、史蒂芬·霍金以及發現脈衝星的Jocelyn Bell Burnell。

· 生物技術 ·

可用智慧型手機控制的無線腦植入裝置

科學家發明了一種智慧型手機控制的微型腦植入裝置，可以方便地控制小鼠的神經迴路。傳統的腦植入裝置通常使用剛性金屬管和光纖來遞藥和給予光刺激，長期使用會導致腦組織的損傷，無法慢性給藥且不易於控制。而這一新裝置由一個可替換的藥筒和嵌有微流通道與小型發光二極體的探針組成，並可通過智慧型手機無線控制。通過在手機上進行簡單操作，科學家就能通過選定的藥物和光組合刺激特定神經元，並可在動物實驗中實現自動化控制。這項發明將有助於老年痴呆症、成癮、抑鬱症等神經精神疾病的研究。該研究發表於《自然-生物醫學工程》上。 

· 天文學 ·

科學家提出尋找溫暗物質方法

暗物質佔據了宇宙物質的84%。目前的主流暗物質模型都是基於冷暗物質建立的，冷暗物質不會和任何外界物質、輻射相互作用。而與之相對，溫暗物質則有可能和光速移動的輕粒子相互作用。最近發表在《皇家天文學會月報》的研究提出，這種溫暗物質會在特定條件，比如模擬遙遠星系在宇宙中的分布過程中展現出蹤跡，而氫氣的分布則能夠很好地提供該過程的線索。研究指出，在未來可利用氫氣的吸收分布圖，來推測溫暗物質是否存在。

· 細胞工程 ·

科學家構建3D肝病模型

在一項發表於《細胞-代謝》的研究，實驗室中首次培育出3D微型人類肝臟。匹茲堡大學的研究人員通過基因編輯，將人體細胞轉化成有功能的3D肝組織，這種改造細胞產生的肝組織可以模擬非酒精性脂肪肝（NAFLD）。這是研究人員首次使用實驗室中的幹細胞，創造出了帶疾病的微型人類肝臟。該研究不僅有助於病因和疾病發展的理解，同樣可用於測試白藜蘆醇等藥物在治療脂肪肝中的療效。

· 量子物理 ·

中國科學家研製出24比特的超導量子處理器

在一項發表於《物理評論快報》的研究中，中國科學技術大學與中科院物理研究所的研究團隊合作，研製出包含24個比特的高性能超導量子處理器。研究團隊首次在固態量子計算系統中，完成對「玻色—哈伯德」梯子模型多體量子系統的模擬，實現了超過20比特的高精度量子相干調控。這項研究顯示了超導量子晶片作為量子模擬平臺的應用潛力，為利用多量子比特系統研究多體物理系統奠定基礎。（新華社）

· 生物化學 ·

藻類高效光合效率的機制揭曉

相比於高等植物，更低級的藻類似乎有著更高的光合效率。光合作用的關鍵酶——核酮糖二磷酸羧化酶（Ribsco）常常會識別錯二氧化碳分子和氧分子，因此降低酶的效率。最近發表在《美國科學院院刊》的研究發現，衣藻會吸收HCO3-，待其通過三層細胞膜進入Ribsco所在區域之後直接轉換成二氧化碳，避免了和氧分子進行競爭。此外，研究人員發現了能幫助HCO3-通過三層膜的蛋白。研究人員表示，基於這項研究，人們有望在農作物中重現衣藻的高效光合作用，提升農業效率。

· 納米科學 ·

科學家合成出世界上最薄金納米片

來自英國利茲大學醫學研究所和分子與納米物理小組的科學家通過還原氯金酸成功合成了一種新型的金納米片，僅有兩個原子層的厚度——0.47nm，這也是目前世界上最薄、不依附於任何基底而存在的金材料。由於所有原子均存在於材料的表面，這種超薄納米金的催化活性能夠達到目前使用的三維金納米顆粒的10倍。預計其將在醫療器械、電子工業、工業催化領域有大規模應用前景。該研究也為二維金屬材料未來的發展提供了思路。該項研究成果發表在 Advanced Science 上。（科研圈）

文：吳非、楊心舟、馬一瑗、陳德芊

編輯：楊心舟、吳非

 

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