◎ 科技日報國際部
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俄羅斯
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從化合物溶液中製備出鎝
量子和光學研究亮點紛呈
科技日報駐俄羅斯記者 董映璧
2020年，俄羅斯科學家在量子、光學和計算機領域不斷發力，取得了較突出的成果。
俄羅斯審計諮詢公司FinExpertiza發布研究報告稱，2010—2018年間，俄羅斯科研和研發開支從5230億盧布（約83億美元）增至1萬億盧布（約158億美元），增幅高達96%。
在具體基礎研究領域，科學家們的科研成果也精彩紛呈。
門捷列夫化工大學、俄羅斯科學院金物理化學與電化學研究所和國家科學中心庫爾恰託夫研究所合作，利用電化學原理從鎝化合物溶液中製備出鎝，可廣泛應用於核工業與醫學領域。放射性元素鎝由鈾和釷礦石自然衰變形成，自然界沒有天然鎝。
俄羅斯國家研究型工藝技術大學利用巨磁阻抗傳感器研發出掃描磁性顯微鏡，可看到研究對象表面附近的磁場局限圖像。該設備擁有無創性、高解析度和良好的磁靈敏度等優點，而且設計簡單。
俄羅斯國立核研究大學首次提高了量子點的輻射強度和自發輻射速率，可用於解決創建量子計算機的關鍵問題，為生物傳感、光電子學、密碼學和量子計算開拓了新應用。
莫斯科技術物理研究所首次在實驗中觀察到等離子激元納米顆粒現象。這一現象能使光聚集到納米級範圍內，在理論上也可規避傳統聚光鏡的衍射極限問題，有望催生速度超過電子設備的更小型信息載體設備。此外，俄羅斯科學院西伯利亞分院勒扎諾夫半導體物理研究所首次以二氧化礬單晶為基礎，製造出獨特的納米儀器，能效堪比神經元，在製造按人腦原理運行的神經計算機方面很有前景。
俄羅斯科學院微結構物理研究所。圖片來源：俄羅斯yandex 網
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烏克蘭
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新射電天文望遠鏡建成
多波段研究更多課題
科技日報駐烏克蘭記者 張浩
烏克蘭建成一臺RT-32天文射電望遠鏡，無疑是該國在基礎研究領域的一個標誌性事件，這是烏克蘭在2014年因失去克裡米亞而失去世界最大射電望遠鏡之一的RT-70後，再次擁有射電望遠鏡。
這臺新射電望遠鏡位於烏克蘭西部利沃夫州的空間研究與通信中心，在一臺32米直徑的空間通信站天線（MARK-4B）的基礎上改建而成，主要特徵是其多波段和多通道。藉助該設備，科學家可以研究銀河核心的活動、恆星的形成、太陽輻射、射線爆發、脈衝星，以及引力和電磁產生的頻譜等重要課題。
烏克蘭科學院表示，這臺新的射電望遠鏡將為該國基礎科學的發展提供新的動力，並將為烏克蘭參與利用外層空間的國際研究項目提供保障。烏克蘭科學院表示，射電望遠鏡RT-32建成後，主要任務是恢復歐洲甚長基線幹涉測量（VLBI）網絡中烏克蘭射電望遠鏡的工作，未來將與美國的相關望遠鏡兼容，成為歐洲領先的射電天文儀器之一。
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德國
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雷射離子加速器走向應用
在量子技術領域加大投資
科技日報駐德國記者 李山
2020年，德國在量子計算機領域加大了投資，在光學等領域取得多項突破。
德國電子同步加速器研究所的等離子加速器持續運轉達到30小時，其間共加速了10萬個電子束，這意味著雷射離子加速器可從實驗室走向現實應用。
在量子技術領域，德國希望在量子計算、量子通信、量子傳感器技術和量子密碼學領域保持經濟和技術競爭力。為此，政府決定投入20億歐元建造3臺量子計算機，首臺計劃2021年開始建造。於利希研究中心2020年初開始啟動建立量子計算機技術實驗室：亥姆霍茲量子中心（HQC）。
亥姆霍茲德勒斯登羅森道夫研究中心（HZDR）和德勒斯登工業大學設計出一款矽基光源以生成可在玻璃纖維中很好傳輸的單光子，首次展示了矽基單光子光源的可能性。馬克斯·普朗克固體研究所發現，只有一個原子厚的一層黃金或白銀會變為半導體，這種新特性有望在微電子和傳感器技術等領域得到應用；該所還將超短雷射脈衝與掃描隧道顯微鏡結合，開發出一種可追蹤量子尺度上進行的極快過程的顯微鏡。
科學家以1.25埃的解析度重構出脫鐵鐵蛋白結構的詳細三維信息，首次成功觀察蛋白質結構中的單個原子。圖片來源：德國馬克斯·普朗克生物物理化學研究所
馬克斯·普朗克生物物理化學研究所首次成功觀察了蛋白質結構中的單個原子。此外，馬克斯·普朗克量子光學研究所製造出由約200個原子的單分子層形成的光學鏡子，研究中超低溫原子被加載到光學晶格中形成有序原子陣列，或將成為研究新的量子光學現象的平臺。
量子世界的一面鏡子：約200個原子的單分子層形成的光學鏡子。圖片來源：德國馬克斯·普朗克量子光學研究所
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美國
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微觀粒子和超導研究成果豐碩
天體物理與地球科學各顯風華
科技日報駐美國記者 劉海英
2020年，美國科學家在粒子研究、超導研究以及天體物理學等領域取得了諸多成果。
在粒子研究領域，美國科學家首次觀察到繆子電離冷卻，向成功建造繆子對撞機邁出關鍵一步；他們得出在介於2.81—3.31μeV（1μeV=百萬分之一電子伏特）的質量範圍之間沒有軸子的結論，縮小了暗物質相關軸子質量的搜索範圍；此外，他們首次觀察到極罕見的玻色子「三胞胎」生成事件，有助發現超越粒子物理學標準模型的新物理學；另外，他們還首次在金屬表面觀測到馬約拉納費米子的證據。
在超導研究方面，科學家找到了在太空中形成的超導材料的第一個證據——隕石中微量的超導微粒，這一發現為人類尋找室溫超導材料點燃了新希望。科學家還發現釕酸鍶是一種新型g波超導體，獲取了迄今為止在低溫條件下所獲得的最高精度的共振超聲波譜數據。此外，他們還在高壓下的有機成分源氫化物中觀察到了室溫超導現象，並將實現零電阻的溫度提高到了15℃，從而向創造出具有最優效率電力系統的目標邁出重要一步。
在天體物理學方面，今年也有累累碩果：證實首個雙白矮星引力波源、首次獲取富鈣超新星X射線照片、首次發現「中等質量」黑洞和繞白矮星旋轉的巨行星、首次確定快速射電暴在銀河系內的起源，以及迄今最大宇宙三維地圖、最大恆星、星系和類星體三維天文圖像目錄的「出爐」。
通過多個衛星及地面望遠鏡，科學家首次確定了一個快速射電暴在銀河系內的起源。圖片來源：網絡（healththoroughfare.com）
在地球科學方面，科學家在隕石中發現了地球上迄今最「高齡」的固體物質——約50億至70億年前形成的星塵；確認了迄今地球上最古的老撞擊構造——澳大利亞西部的亞拉布巴隕石坑；發現了地球磁場形成之謎——地球基底巖漿海洋矽酸鹽液體的「發電機」機制……這些發現讓人類進一步認識了地球。
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日本
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星系研究突破不斷
黑洞領域又獲新知
科技日報駐日本記者 陳超
2020年，日本科學家在宇宙學、暗物質以及黑洞等領域不斷發力，取得了較為豐碩的成果。
日本國立天文臺通過昴星團望遠鏡和凱克望遠鏡，發現在120億年前的宇宙中存在一個比銀河系更重的星系，該星系是一個停止造星活動的「安靜」星系，這是揭示星系形成歷史的重要發現。京都大學基礎物理學研究所通過人工智慧機器學習方法，對宇宙中暗物質成分的數量和性質等進行了各種計算，這可以快速對新宇宙學模型的結果進行預測，而無需進行新模擬，這項研究有望揭開影響宇宙進化的暗物質和暗能量之謎。
此外，以東京大學為中心的研究團隊對約100億光年之外的6個類星體進行了光譜觀測，然後根據獲得的光譜上的發射線強度推測了鐵和鎂的豐度比，發現與宇宙化學演化的理論模型一致。
在黑洞研究方面，日本研究人員獲得了不少新知。近畿大學研究人員使用阿爾瑪望遠鏡，以前所未有的高解析度拍攝到在距離地球110億光年的星系中心，由超巨大黑洞噴出的超高速氣流，以及由此導致星系中的星際氣雲劇烈震蕩的情形。這表明即使在星系演化的初期階段，噴流也對星系內的氣體產生了重大影響，向釐清星系演化過程邁出了重要一步。而京都大學等國際研究團隊則解開了超巨型黑洞吹出的「黑洞風」謎團——京都大學主導的國際研究團隊，通過X射線模擬觀測定量再現了實際觀測到的黑洞吹出「風」的情形，並首次證明，這種風是在黑洞周圍產生的紫外線的作用力下生成的。科學家計劃利用日本預定2022年度發射的XRISM衛星，捕捉「黑洞風」更清晰的樣子。
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法國
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直接觀測到星系際溫熱介質
確定球粒隕石水濃度和成分
科技日報駐法國記者 李宏策
2020年，法國科學家在天文、地質等領域取得了較多成果。
法國天文學家首次直接觀測到星系際溫熱介質，這是未被發現的重子物質的可能成分。宇宙的質量由重子物質、暗物質和暗能量這三大類構成，三者分別約佔宇宙質量的4.9%，26.8%和68.3%。而充斥在我們生活中的重子物質，即普通物質的30%卻無法通過觀測發現，這就是所謂的重子缺失問題。巴黎薩克雷大學空間天體物理研究中心的研究團隊，在X射線波段直接找到了星系際溫熱介質，為解決重子缺失問題給出了可能的答案。
氣體絲網連接整個宇宙的星系，溫熱星系間介質瀰漫在宇宙網中（模擬圖）。圖片來源：網絡（www.sci-news.com）
法國南茜巖石地質研究中心的研究人員確定了一系列球粒隕石的水濃度和成分，並認為地球上的水可能起源於頑火輝石球粒隕石等物質釋放的氫，這表明地球形成之初就擁有足夠的形成水的基礎元素。頑火輝石球粒隕石也被學術界稱為「E型球粒隕石」，被認為是原始太陽系星雲凝聚產生的物質。結合宇宙化學模型分析，研究人員認為，地球上的水可能起源於頑火輝石球粒隕石向地殼和地幔中釋放的氫。而參與地球形成的頑火輝石球粒隕石中氫含量很高，使其釋放的氫足以形成至少3倍的地球海水。
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英國
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小型引力波探測器面世
裡程碑核聚變設施竣工
科技日報駐英國記者 田學科
儘管科研活動在很大程度上受到新冠疫情影響，但2020年英國科學家在引力波和核聚變等基礎研究領域仍然取得了不少重量級成果。
薩裡大學研究人員通過一個特殊裝置，捕捉到放射性元素鉭-187並研究了其特點，向探索宇宙中元素合成機制邁出關鍵一步。倫敦大學學院（UCL）研究發現，可以用微小的鑽石晶體製作一種非常靈敏的小型引力探測器，用它能夠測量出引力波。這種基於量子技術的探測儀，大小僅為目前使用的引力波探測器的1/4000，可探測到中頻引力波。
2020年10月，英國在卡勒姆科學中心成功建造出具有裡程碑意義的核聚變研究設施，它能夠在核心產生大量帶電氣體等離子體，這個設施對於解決核聚變研究中的一些關鍵問題將發揮重要作用。
研究人員利用加速器質譜法，採取一種有別於傳統放射性碳定年法，卻依然可以精確測定年代的新手段——脂肪酸定年法，有助於在缺乏傳統鑑別資料的情況下，通過測定陶器使用年代來推斷考古遺址的年代。
為了在量子技術商業應用上保持世界領先地位，英國與加拿大合作，分別出資2000萬英鎊和4400萬加元，用於資助「基於衛星網絡的獨立參照標準量子通信」等8個項目的研發。
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以色列
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量子顯微鏡能記錄光流
直接觀察到光學分支流
科技日報駐以色列記者 毛黎
2020年，以色列科學家再接再厲，在量子科學、光學研究領域取得重大突破。
以色列理工大學團隊研發出能記錄光流（the flow of light）的量子顯微鏡，並利用它直接觀察束縛在納米晶體內的光。該研究成果被認為是量子科學領域取得的重大突破。
該大學科學家還首次用顯微鏡甚至裸眼，在肥皂泡泡膜中直接觀察到動態的光學分支流（branched flow）物理現象，並藉助相機記錄下分支流的美麗圖像。光學分支流將開闢新的物理學領域，同時有助於醫學診斷，開發體內「液體流動引導法」解決某些健康問題。
研究人員通過顯微鏡觀察到的、背景有泡泡的光學分支流現象。圖片來源：以色列理工大學
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巴西
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南極新科研基地開放
涵蓋十七個實驗室
科技日報駐巴西記者 鄧國慶
2020年1月，巴西正式開放其位於南極洲的新科研基地——8年前的一場大火曾摧毀了巴西的南極基地。新基地耗資1億美元，建築面積為4500平方米，幾乎是老基地的兩倍，以其時尚的建築設計和可容納64人的旅館式住宿而引人注目。新基地位於老基地的舊址上——喬治國王島的凱勒半島，並將保留它的名字：費拉茲南極站。
巴西的南極新科研基地可容納64人。圖片來源：《科學》網站
該基地包含17個實驗室，將支持環境微生物學、人類生理學、古生物學和氣候變化等一系列研究。
來源：科技日報
編輯：張爽
審核：朱麗
終審：冷文生