《科学》评出2009十大科学突破
- 科学网2009年12月18日 15:04 点击：3350
| 《科学》评出2009十大科学突破 |
| 对始祖种地猿化石进行阐释的研究列第一位 |
12月18日出版的最新一期《科学》杂志刊登专刊——《年度突破》（Breakthrough of the Year），评出了2009年十大科学突破。对Ardipithecus ramidus（始祖种地猿）化石进行阐释的研究成为本年度《科学》杂志最重大的科学突破。该原始人种居住在距今440万年前如今埃塞俄比亚所处的地区。这一重大的发现比“Lucy”的年代还要早1百多万年（“Lucy”是先前记录在案的最古老的原始人遗存的部分骨架）。这一研究使得研究人员更加接近了人类与黑猩猩所拥有的最后的共同祖先。
《科学》杂志的总编Dr. Bruce Alberts在一则相关的社论中说：“有关Ardipithecus的研究改变了我们对早期人类进化的认识。它代表了来自9个国家有着不同专长的47名科学家为期15年艰苦卓绝加上高度协作的研究成果。这些科学家对15个石化动物和植物标本进行了详尽的分析。”
在今年10月，一个国际性的科学家团队第一次对Ardipithecus进行了综合性的描述。这一研究刊载于2009年10月2日出版的《科学》杂志的一期专刊上（http://www.sciencemag.org/ardipithecus/）。在此之前，有关的化石记录所含有的比“Lucy”还要早的其它原始人类的例证非常稀少。
在对颅骨、牙齿、盆骨、手、脚和其它骨头进行分析之后，他们确认，Ardipithecus具有混合型的特征：既有与其祖辈（如中新世的类人猿）所共有的“原始”特征，又有“衍生的”特征，即那些只与后来的原始人类所共有的特征。
然而，其许多特征并不出现在现代的非洲猿身上。因此，一个令人意外的结论是：非洲猿可能自我们的最后的共同祖先之后已经进行了非常大程度的演化，这使得现在的黑猩猩和大猩猩成为研究人猿最后共同祖先以及理解人类本身自那以后的进化之不良模型。
实际上，Ardipithecus的最早化石是在1994年被挖掘出来的，但做出这一发现的研究团队非常谨慎，没有匆匆地将它们公之于众。相反，他们对其进行了长达10多年的详尽的分析和随后的材料整理，而专家们也将他们的化石送往世界各地不同的实验室进行评估。最后，共有47位作者对“Ardi”及其环境的整个的研究做出了贡献，因此，这一科学突破所代表的发现和分析都具有划时代的意义。
| 科学家发现迄今最古老原始人骨骼 |
| 《科学》10月2日出版特刊，刊登有关这项研究的11篇论文 |
一个国际科学家团队10月1日公布研究成果称，该团队在埃塞俄比亚境内发现了距今已有440万年的女性原始人骨骼。这是迄今发现的年代最久远的原始人骨骼，科学家对其特征进行的分析表明，人与黑猩猩的共同祖先与如今的人类和黑猩猩特征迥异。
这名女性原始人属于地猿始祖种，科学家将其昵称为“阿尔迪”。“阿尔迪”的第一块骨骼出土于1992年，科学家根据陆续出土的骨骼“复原”了其整体特征。
科学家推测，“阿尔迪”身高约120厘米，体重约50公斤，比另一个著名原始人——“露西”生活的年代早100多万年。“露西”属于南方古猿阿法种，同样出土于埃塞俄比亚境内。在“阿尔迪”出土前，“露西”被认为是最早的人科动物之一。
“‘阿尔迪’并不是（人与黑猩猩最后的）共同祖先，但却是（迄今）最接近共同祖先的原始人，”领导这项研究的美国加利福尼亚大学伯克利分校人类进化研究中心主任蒂姆·怀特说。
基因分析表明，人类与黑猩猩可能在600万年至700万年前分道扬镳，走上不同的进化道路。科学界此前一直假定，人与黑猩猩最后一个共同祖先具有众多与黑猩猩相似的特征，例如它会在树枝上摆动或悬吊在树枝上，也许还像黑猩猩一样采取四肢着地的方式行走。不过，科学家对“阿尔迪”的分析颠覆了这一假定。
“阿尔迪”具有与猿类似的头部和脚趾，很容易在树丛间攀爬，不过其手掌、手腕以及骨盆表明，她可以用两只脚直立行走；此外，“阿尔迪”具有多种比现代黑猩猩更原始的特征。科学家表示，“阿尔迪”具有诸多与黑猩猩迥异的特征说明，人与黑猩猩在各自道路上都进化出了与共同祖先差异很大的特征，现代黑猩猩四肢着地的行走方式可能是“物竞天择”的结果，并非继承自共同祖先。
怀特在美国科学促进会1日举行的新闻发布会上表示，这项研究表明，在研究人类进化时，不宜再将黑猩猩当作共同祖先的“替身”。他认为，在这个问题上，达尔文就“非常聪明”，因为达尔文曾表示，真正能够了解共同祖先长得像什么样的唯一方法就是找到它。
全球共有47名科学家参与了这项为期17年的研究。美国《科学》杂志10月2日出版特刊，刊登有关这项研究的11篇论文。
更多阅读
《科学》杂志2009年另外9项开拓性的科学成就如下：
Fermi所探测到的脉冲星：NASA的Fermi Gamma-Ray Space Telescope帮助人们发现了过去所未知的脉冲星（它们是具有高度磁性并快速旋转的中子星），并对它们所发射出的独特的伽马射线有所理解。
| 爱因斯坦，你又赢了 |
| 《科学》：独特双脉冲星系统证实广义相对论 |
天文学家在一对脉冲星中观测到自旋进动。（图片提供:Daniel Cantin/McGill University）
即便是大科学家，有时也需要后人的工作来捍卫自己的名声，这一点连阿尔伯特·爱因斯坦也不例外。如今，天文学家再次证明，这个家伙绝对是个超级天才。通过对两颗独特的脉冲星——超新星爆发后形成的密度极高的小型天体——进行研究，天文学家证明了一种效应——这正是爱因斯坦在92年前提出的广义相对论所预测的。据7月4日出版的美国《科学》杂志报告，科学家的观测结果几乎与这位伟大物理学家的预言如出一辙。
在爱因斯坦的相对论世界中，物质能够使空间发生弯曲并且放慢时间的脚步，在这里，只有光的速度是恒定不变的。相对论对后世的影响无疑是巨大的。其实相对论同时还包括了一些更为深奥的细节，其中一个便是自旋进动。这一学说大体上是这样的：两颗大质量的天体彼此近距离环绕运行将使空间发生扭曲，从而扰乱两者移动的中心轴，最终导致这两颗天体像陀螺一样摆动。强烈的引力造成了这种所谓的自旋进动，而天体的质量越大，这一过程便越容易被观测到。
然而这并不是一个很容易被验证的学说。研究人员需要找到两个密度很大且近距离运行的天体，并且必须能够探测到它们之间到底发生了什么情况。黑洞的密度很大，但是它们的穹界却阻碍了观测。候选天体的匮乏以及天文望远镜的能力限制多年来一直制约着天文学家的脚步，直到2003年，一对特殊脉冲星的发现改变了这一局面。这种只有小行星般大小的天体承载着太阳一般的质量，同时它们的轨道也非常小，并且以令人难以相信的速度飞快地旋转着。这两颗脉冲星还释放着高能且极端规律的辐射信号，即便用地基天线也很容易探测到。这一发现中最重要的是，每过几个小时，其中的一颗脉冲星就会在另一颗脉冲星上形成蚀。而这正是测定自旋进动的关键，这是因为，在每一次蚀期间，天文学家便能够确定脉冲星发出的辐射信号的精确角度，从而判定脉冲星随着时间推移发生的摆动。
参与该项研究的加拿大蒙特利尔市McGill大学的天体物理学家Rene Breton介绍说，在过去4年中，一个国际研究小组详细跟踪了这两颗脉冲星发出的辐射信号，并在蚀期间确定了信号的方向——这项观测技术“之前从未被使用过”。研究人员最终确定，脉冲星自旋进动的中央轴每年增加4.77±0.66度。而基于爱因斯坦广义相对论的计算结果预测其变化为每年增加5.07度，正好在误差允许的范围之内。
诺贝尔奖得主、美国普林斯顿大学的天体物理学家Joseph Taylor赞叹道：“这真了不起。”“爱因斯坦的理论这一次经受住了考验。”马里兰州格林贝尔特市美国宇航局（NASA）戈达德空间飞行中心的天体物理学家Fotis Gavriil这样说道，他称赞这项研究“具有令人惊讶的高精度观测结果”。那么爱因斯坦的名声是否就此保住了？Gavriil说：“至少从这项实验结果来看，我们认为是这样。”
（群芳 译自www.science.com，7月6日）
雷帕霉素：研究人员发现，对一种关键性的信号通路进行调节可在小鼠身上产生延年益寿的裨益。这种结果是在哺乳动物身上第一次取得的。这一发现中尤其值得一提的是，对这些小鼠所进行的治疗是在它们已经达到中年的时候才开始的。
| 美研制神奇抗衰老药 可延长哺乳动物寿命 |
英国《自然》杂志7月8日公布一项最新研究说，美国科研人员发现一种常用的免疫抑制药物可有效延长实验鼠的寿命，这是首次发现此类药物可延长哺乳动物的寿命。
《自然》网站发布的公报说，美国3个机构的科研人员分别进行了实验，他们总共用了大约2000只实验鼠。结果显示，如果从实验鼠20个月（约相当于人类60岁）开始，为其在食物中添加雷帕霉素，其寿命将能延长大约14%。
雷帕霉素是一种免疫抑制药物，常用于防止器官移植时出现排斥反应。曾有研究显示此类药物能延长酵母菌、线虫、果蝇等无脊椎动物的寿命。
研究人员指出，尽管研究显示雷帕霉素可延长实验鼠的寿命，但就此谈论针对人类的“长生药”还为时过早，因为雷帕霉素的免疫抑制作用会导致服用者更易受到传染病的侵袭。此外，用药量也是一个问题，人服用雷帕霉素的剂量通常为每天2毫克到5毫克，而实验鼠服用的剂量高达每天每公斤体重2.24毫克。
《自然》杂志将在其印刷版上正式刊登这份研究报告。
石墨烯：在一连串的快速发生的进展中，材料科学家对石墨烯的性质进行了探索，并开始将该材料制作成为实验性的电子装置。
| 《科学》发表综述文章评述新材料石墨烯 |
北京时间7月11日消息，据国外媒体10日报道，世界各地的科研实验室已经生成最新材料石墨烯(Graphene)，这是一种二维晶体，厚度只有一个原子的直径，但是它比钻石还硬，传输电流的速度比电脑芯片里的硅元素快100倍。这项重大发现让物理学家、化学家和电子工程师兴奋不已。
英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·杰姆(Andre Geim)在6月19日发表的《科学》杂志上写道：“它是目前已知的世界上最薄的材料，也是有史以来见过的最结实的材料。”美国奥斯汀市(Austin)德州大学研究石墨烯的研究人员洛德·拉夫(Rod Ruoff)在电子邮件上写道：“几克这种材料就能覆盖整个足球场。”一克大约相当于三十分之一盎司。
石墨烯跟钻石一样，都是纯碳。它由六边形网状原子构成，通过电子显微镜观察，它看起来很像蜂巢或者一块细铁丝网。虽然它很结实，但是柔韧性跟塑料包装一样好，可以随意弯曲、折叠或者像卷轴一样卷起来。铅笔里的笔芯——石墨是由堆叠在一起的石墨烯制成的。虽然每层石墨烯都很坚韧，但是层与层之间的连接非常不牢固，因此当你用铅笔写字时，纸上就会留下一道黑印。
石墨烯的潜在应用方向包括触摸屏、太阳能电池、能量储存装置、手机和高速电脑芯片。然而杰姆表示，要用这种材料取代电脑芯片里的基本电子材料硅，还需要很长时间。5年前他第一个发现如何制成石墨烯。麻省理工学院研究石墨烯的研究人员托马斯·帕拉库斯(Tomas Palacios)说：“在最近和这项研究的中期阶段，石墨烯很难取代硅，成为电脑电子的主要材料。硅是一项价值数万亿美元的产业，完美的硅加工技术已经产生40多年。”
政府和大学的实验室、美国国际商用机器公司等长期建立的公司，以及新成立的小企业都在努力解决制造石墨烯遇到的难题，希望最终把它转变成有用产品。拉夫在奥斯汀市成立石墨烯能源(Graphene Energy)公司，该公司的主要意图，是寻找储存从太阳能电池获得的可更新能源或者收集汽车刹车产生的能量的方法。五角大楼也对这种新型高科技材料非常感兴趣。美国国防高级研究计划署(DARPA)斥资2200万美元，用于研究用石墨烯制造电脑芯片和晶体管的方法。
4月在匹兹堡举行的美国物理学会年会上，石墨烯是科学家们谈论的主要话题。研究人员用23场讨论分会探讨有关这种材料的问题。2008年有大约1500篇与石墨烯有关的科学论文发表。直到去年科学家才找到唯一一种把石墨层粘贴在透明胶上，然后慢慢把一层石墨与胶带分开，制造石墨烯的方法。他们把这称作“透明胶带技术(Scotch Tape technique)”。
然而，最近科学家发现一种生产石墨烯更加有效的方法，他们先把石墨放在铜、镍或硅上，然后小心把它们分开。杰姆在《科学》杂志的报告里说：“最近两三个月石墨烯制作技术的发展速度非常惊人。两年前制作石墨烯还是一项令人望而却步的巨大挑战，但是现在这方面的困难突然减小了。”拉夫说：“我相信石墨烯有很多商用价值。我们将开始研发两用装置，这种装置主要是用硅制成，但是重要部件是用石墨烯制成。”
更多阅读
植物的ABA受体：搞清楚帮助植物在干旱的时候存活下来的某一关键性分子的结构，可帮助科学家设计新的方法来保护作物不受长期干旱的伤害，从而可能在全世界改善作物的产量，并对边缘土地上的生物燃油的生产有所助益。
| 脱落酸受体研究取得突破 |
清华大学生科院兼职教授颜宁博士以及王佳伟副研究员领导的研究组在最新一期《自然—结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）上发表学术论文“Structural Insights into the mechanism of Abscisic acid signaling by PYL proteins”，系统阐述了脱落酸受体介导脱落酸信号传导的分子机制。
脱落酸（Abscisic acid, ABA）是植物中最为重要的激素之一，它与种子休眠、根系发育、叶子枯萎、抗旱反应和其它的生理过程都有极为密切的关系。由于脱落酸能引发的下游反应过多，包括激酶、磷酸酶、G蛋白、泛素通路中的蛋白等等都参与了ABA信号的调控，因此从ABA被发现半个世纪以来一直不清楚ABA的受体是什么。过去几年陆续有一些关于ABA受体的发现报导，但其具体功能尚有所争议。今年四月底，Science发表两个独立研究组的最新成果，发现一类被命名为PYR/PYL或是RCAR的蛋白为ABA受体。这类蛋白可以在体内外结合ABA，之后会结合下游的蛋白磷酸酶PP2C并抑制其磷酸酶活性，然而其中的分子机制尚不清楚。并且由于之前关于ABA受体的诸多争议，PYL蛋白是否为真正的ABA受体也还有待进一步验证。在这种背景下，结构生物学研究变得至关重要。
颜宁教授的研究组自2007年建立之初就开始了对于ABA受体的结构生物学研究。此次，在医学院颜宁教授和生命学院王佳伟博士的指导下，由生命学院和医学院的博士后及研究生联手历时四个月完成的研究成果报道了PYL蛋白在（1）没有ABA，（2）结合ABA，以及（3）同时结合ABA和下游PP2C的三个状态下的高分辨率分子结构。通过结构比较和生化分析，确认PYL蛋白为ABA受体，并且发现其中一个被命名为CL2的蛋白柔性区在介导ABA信号及抑制PP2C活性中起了至关重要的作用。
有趣的是，这一研究领域的竞争异常激烈，而几个顶尖杂志的反应也是前所未有的迅速，从投稿到发表基本都在一个月左右。10月22日、23日，来自日本和美国的两个结构生物学研究组在Science和Nature分别以Research article和Article的形式online报道了上述三个结构中的部分研究。11月6日，清华生物系系友Eric Xu率领的研究组在Nature online发表article，报道了与颜宁教授组相似的研究成果，而11月8日来自法国的研究组则以Nature Letter的形式报道了上述中的两个结构。（来源：清华大学）
世界首个X射线激光：斯坦福线性加速中心披露了世界上第一个X射线激光。这是一种强有力的研究工具，它能够对进行中的化学反应拍摄快照、改变材料的电子结构以及改变在范围广泛的科学领域中的其它无数种实验。
更多阅读
| 美“国家点火装置”开始实验 揭秘世界最强激光产生过程 |
2009年4月，耗资达35亿美元的美国“国家点火装置”(NIF)正式开始进行相关实验，并计划于2010年最终实现聚变反应。届时会将192束激光同时照射在一个微小的目标上，是迄今世界上性能最强大的激光装置。英国《新科学家》杂志网站4月13日撰文揭秘世界最强激光产生过程。以下为全文：
“国家点火装置”是美国国家核安全管理局(NNSA)的库存管理计划的关键环节。在受控实验室条件下，“国家点火装置”将进行聚变点火和热核燃烧实验，实验结果将为NNSA提供相关武器生产条件的实验手段。这些条件对NNSA在不开展地下核试验的条件下评估并验证核武库的工作至关重要。“国家点火装置”实验将研究武器效应、辐射输运、二次内爆和点火相关的物理学机理，并支持库存管理计划继续取得成功。“国家点火装置”是目前世界上最大和最复杂的激光光学系统，用于在实验室条件下实现人类历史上的第一次聚变点火。192束矩形激光束将在30英尺的靶室中实现会聚，其中靶室内含有直径为0.44厘米的氢同位素靶丸。发生聚变反应时，温度可达到1亿度，压力超过1000亿个大气压。
以下是“国家点火装置”产生最强激光的几大步骤：
1、安装球形外壳
为了产生聚变所必须的高温和高压，“国家点火装置”将汇聚其所有192束激光束同时射向一个氢燃料目标之上。“国家点火装置”呈球形(如图所示)，直径约为10米，重约130吨。装置内有一个目标聚变舱，点火实验就发生于目标聚变舱内。整个球体由18块铝材外壳拼接而成，每块外壳均约10厘米厚。球体外壳上正方形窗口就是激光束的入口，而圆形窗口则是用来安装和调节诊断装置，诊断装置共有近100个分片。
2、用调节器调整靶位
这是目标聚变舱内部的照片。激光束通过外壳上的入口进入目标舱，把将近500万亿瓦特的能量瞄准于位置调节器的尖端。图中右侧的长形带有尖端的物体就是位置调节器，每次实验的目标氢燃料球就置放于尖端之上。当所有激光束全部投入时，“国家点火装置”将能够把大约200万焦耳的紫外线激光能量聚焦到小小的目标氢燃料球之上，它比此前任何激光系统所携带能量的60倍还要多。当激光束的热和压力达到足以熔化小圆柱目标中氢原子的时候，所释能量要比激光本身产生的能量更多。氢弹爆炸和太阳核心会发生这类反应。科学家相信，总有一天通过核聚变而不是核裂变会产生一种清洁安全的能源。
3、将燃料放入燃料舱(圆柱体)
进入“国家点火装置”的所有192束激光束都将被引向图中这个铰笔刀大小的圆柱体。该圆柱体中将装有聚变实验所使用的目标燃料，目标燃料就是约为豌豆大小的球状冰冻氢燃料。实验时，激光束将通过各自窗口进入目标舱内，从各个方向压缩和加热氢燃料球，希望能够产生自给能量的聚变反应。曾经有不少科学家认为可控核聚变反应是不可能实现的。近年来，科学家找到了一些点燃热聚变反应的方法，美国研究人员找到的方法是利用高能激光。虽然科学家们也尝试了其他种核聚变发生技术，但从已完成的实验效果看，激光技术是目前最有效的手段。除激光外，利用超高温微波加热法，也可达到点燃核聚变的温度。
4、压缩并加热燃料
所有激光束进入这个金属舱内部时，他们将产生强烈的X光线。这些X光线不仅仅可以把豌豆大小的氢燃料球压缩成一个直径只有人类头发丝截面直径大小的小点，它还能够将其加热到大约300万摄氏度的高温。尽管激光的爆发只能持续大约十亿分之一秒，但物理学家们仍然希望这种强烈的脉冲可以迫使氢原子相互结合形成氦，同时释放出足够的能量以激活周围其他氢原子的聚变，直到燃料用尽为止。在激光点火装置内，一束红外线激光经过许多面透镜和凹面镜的折射和反射之后，将变成一束功率巨大的激光束。然后，研究人员再将该激光束转变为192束单独的紫外线激光束，照向目标反应室的聚变舱中心。当激光束照射到聚变舱内部时，瞬间产生高能X射线，压缩燃料球芯块直至其外壳发生爆裂，直到引起燃料内部的核聚变，从而产生巨大能量。
5、用磷酸二氢钾晶体转换激光束
激光束在进入目标舱内之前，必须要先由红外线转换成紫外线，因为紫外线对加热目标燃料更为有效。激光转换过程必须要使用磷酸二氢钾晶体。图中的这块磷酸二氢钾晶体重约360公斤。首先将一粒籽晶放入一个高约2米的溶液桶中，经过两个月的培养才可形成如此巨型的晶体。然后将晶体切割成一个个截面积约为40平方厘米的小块。“国家点火装置”共需要大约600多块这样的晶体小块。“国家点火装置”将被用于一系列天体物理实验，但是，它的首要目的是帮助政府科学家确保美国“老年”核武器的可靠性。“国家点火装置”项目的建造计划于上世纪90年代早期提出，1997年正式开始建设。
基因疗法的卷土重来：法国、德国和美国的研究人员发现了一种将基因疗法与血液干细胞疗法相结合的策略。它可能成为治疗某种致命性脑病的有用工具。
| 基因疗法为治疗帕金森氏症带来希望 |
| 可改善罹患帕金森氏症短尾猴运动能力，且无常见疗法所致副作用 |
法国科研人员在新一期美国《科学—转化医学》杂志上报告说，他们在实验室中利用基因疗法治疗罹患帕金森氏症的短尾猴，改善了短尾猴的运动能力，且未出现常见疗法所引起的副作用。
这项实验疗法是法国巴黎亨利－蒙多医院的科研人员进行的。他们给罹患帕金森氏症的短尾猴植入3个基因，促使其大脑中特定细胞分泌化学物质多巴胺。接受基因治疗后，病猴的运动能力得到极大改善，且治疗效果维持了44个月。初步结果显示，这种基因疗法在动物身上是安全的。
科研人员称，人体试验已经开始，6名帕金森氏症患者一年前已开始接受这种基因疗法的治疗，从改善运动能力和减少脑炎等副作用看，效果“令人非常鼓舞”。不过，由于目前还有一些技术问题需要解决，这种基因疗法离临床应用仍有一段距离。
美国迈阿密大学米勒医学院运动紊乱科主任法塔·纳哈布在评价这项研究成果时说，运动障碍和手脚颤动是帕金森氏症的主要症状，这些症状主要是由于患者脑中严重缺乏多巴胺造成的。但患者也会出现其他症状，如痴呆、抑郁、焦虑、心脏病、味觉丧失和便秘等，而这些症状多数与多巴胺无关。纳哈布说，基因疗法目前仅解决多巴胺缺乏问题，并不能解决其他问题。
更多阅读
单极子：在一次巧妙的试验中，对自旋冰进行研究的物理学家创制了可模仿“磁单极子”预测行为的磁涟漪，磁单极子是只有一个磁极的基本粒子。
| 弦理论研究取得重大突破 |
| 《科学》：首次在实物中发现磁单极子的存在 |
| 推动物理学基础理论研究，书写新的物质基本属性 |
德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员在德国德累斯顿大学、圣安德鲁斯大学、拉普拉塔大学及英国牛津大学同事的协作下，首次观测到了磁单极子的存在，以及这些磁单极子在一种实际材料中出现的过程。该研究成果发表在9月3日出版的《科学》杂志上。
磁单极子是科学家在理论物理学弦理论中提出的仅带有北极或南极单一磁极的假设性磁性粒子。在物质世界中，这是相当特殊的，因为磁性粒子通常总是以偶极子（南北两极）的形式成对出现。磁单极子这种物质的存在性在科学界时有纷争，迄今为止科学家们还未曾发现过这种物质，因此，磁单极子可以说是21世纪物理学界重要的研究主题之一。
英国物理学家保罗·狄拉克早在1931年就利用数学公式预言磁单极子存在于携带磁场的管（所谓的狄拉克弦）的末端。当时他认为既然带有基本电荷的电子在宇宙中存在，那么理应带有基本“磁荷”的粒子存在，从而启发了许多物理学家开始了他们寻找磁单极子的工作。
科学家们曾通过种种方式寻找磁单极子，包括使用粒子加速器人工制造磁单极子，但均无收获。此次，德国亥姆霍兹联合会研究中心的乔纳森·莫里斯和阿兰·坦南特在柏林研究反应堆中进行了一次中子散射实验。他们研究的材料是一种钛酸镝单晶体，这种材料可结晶成相当显著的几何形状，也被称为烧录石晶格。在中子散射的帮助下，研究人员证实材料内部的磁矩已重新组织成所谓的“自旋式意大利面条”，此名得自于偶极子本身的次序。如此一个可控的管（弦）网络就可通过磁通量的传输得以形成，这些弦可通过与自身携带磁矩的中子进行反应观察到，于是中子就可作为逆表示的弦进行散射。
在中子散射测量过程中，研究人员对晶体施加一个磁场，利用这个磁场就可影响弦的对称和方向，从而降低弦网络的密度以促成单极子的分离。结果，在0.6K到2K温度条件下，这些弦是可见的，并在其两端出现了磁单极子。
研究人员也在热容量测量中发现了由这些单极子组成的气体的特征。这进一步证实了单极子的存在，也表明它们和电荷一样以同样的方式相互作用。
在此项工作中，研究人员首次证实了单极子以物质的非常态存在，即它们的出现是由偶极子的特殊排列促成的，这和材料的组分完全不同。除了上述基本知识外，莫里斯对此结果进行了进一步的解释，他认为此项工作正在书写新的物质基本属性。一般来说，这些属性对于具有相同拓扑结构（烧录石晶格上的磁矩）的材料来说都是适用的。
研究人员认为，此项技术将产生重要的影响。不过，最重要的是，它标志着人们首次在三维角度观察到了磁单极子的分离。
更多阅读
LCROSS月球探测器在月球上发现了水：今年10月，NASA的一艘太空船上的传感器在一节失效的火箭残骸中发现了水蒸气和冰。该节火箭是科研人员故意在月球的南极附近对月球进行撞击时留下的。
| 美国航天局分析撞月数据后确认月球存在水 |
| 专家认为，彗星是月球上水的可能来源之一 |
11月13日，美国航天局宣布，月球坑观测和传感卫星获得的撞月数据显示，月球上存在水。这是11月2日在印度北部城市摩哈里拍摄的一轮满月。新华社/法新
美国火箭、卫星撞击月球示意图
美国航天局11月13日宣布，该局科学家对月球坑观测和传感卫星获得的撞月数据进行初步分析后确认，月球存在水。
美航天局发表新闻公报说，半人马座火箭、月球坑观测和传感卫星10月9日相继撞击了月球南极附近的凯布斯坑，重约2.2吨的半人马座火箭撞月后激起了两部分尘埃：一部分由蒸汽和微尘组成；另一部分由质量更重的物质组成。月球坑观测和传感卫星携带的光谱仪对尘埃进行了分析。
美航天局负责这一项目的首席科学家安东尼·科拉普雷特表示，初步分析结果提供了多种证据表明，上述两部分尘埃中都存在水的踪迹，“尽管月球上水和其他物质的浓度和分布情况还需进一步分析才能确认，但可以放心地说，凯布斯坑中存在水”。
美国加州大学伯克利分校科学家格雷格·德洛里当天在航天局举行的新闻发布会上说，这是一项“非凡的发现”。他认为，彗星是月球上水的可能来源之一。
科拉普雷特表示，除了水之外，凯布斯坑可能还分布着其他令人感兴趣的物质，科学家们目前正加紧分析撞月数据，力求分析出撞月点的物质分布情况并还原撞月的完整情景。不过，由于撞月数据非常丰富，详细分析这些数据可能需要费些时日。
美国航天局此前曾预计，撞月应该激起高达10公里的尘埃以及长约30秒的闪光现象，但撞月发生后，闪光现象并未如期出现，探测器也未实时传回图像。
月球坑观测和传感卫星与月球勘测轨道飞行器6月18日升空，开始月球探测之旅，这次任务是美国“重返月球”战略计划的第一步。不过，“重返月球”计划目前前途未卜。
美国科学家9月底也曾公布研究结果称，他们对3个航天器搜集到的数据进行分析后发现，月球表面存在水或羟基物质，或者这两种物质同时存在，太阳风可能是其成因。
科学家认为，如果最终能确认月球上存在丰富的水资源，将对人类建立月球基地以及探索更遥远的星球具有重要意义。水不仅是宇航员在月球上的重要生存资源，还是月球基地所需氧气和运载火箭燃料的来源。
更多阅读
对Hubble的修复：今年5月，由航天飞机宇航员对Hubble Space Telescope所做的最后修复使命使得该望远镜具有更为锐利的视觉及新的生命，并获得了来自它的迄今最为壮观的画面。
| 美宇航员完成哈勃望远镜维护工作 |
美国航天局5月18日发布的视频截图显示，“阿特兰蒂斯”号航天飞机上的宇航员约翰·格伦斯菲尔德进行太空行走为哈勃太空望远镜更换设备。
美国航天局18日发布消息说，两名宇航员当天进行太空行走为哈勃太空望远镜更换了三块电池、一个恒星追踪传感器以及热屏蔽罩，完成了对哈勃的最后一次维护工作。新华社/路透
美国航天局5月18日发布的视频截图显示，“阿特兰蒂斯”号航天飞机上的宇航员安德鲁·福伊斯特尔（左）和约翰·格伦斯菲尔德进行太空行走对哈勃太空望远镜进行维护工作。新华社/路透
更多阅读
此外，《科学》杂志还对2010年科学热点话题进行了预测，提出了一些值得关注的领域，包括癌细胞的代谢、Alpha磁分光计、外显子测序与疾病、多能干细胞治疗神经精神性疾病以及人类太空飞行的未来。
全年征稿 / 资讯合作
联系邮箱：kefu@labbase.net
版权与免责声明
- 凡本网注明“来源：来宝网”的所有作品，版权均属于来宝网，转载请必须注明来宝网， //www.next-search.com，违反者本网将追究相关法律责任。
- 本网转载并注明自其它来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
- 如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
