2010年世界科技發展回顧-美國 物理

http://www.stdaily.com/kjrb/content/2011-01/03/content_262569.htm
　　
　　高能物理、宇宙反物質和暗物質研究有新成果，微觀控制獲突破，單光子實現波長轉換，“國家點火裝置”點火演練，發現部分超重元素的6種同位素。毛黎

1月，東北大學宣布，由數百萬條超材料納米線陣列製成的新型納米鏡頭可以同時利用普通光波和“易逝”光波來構建圖像，打破了衍射極限，獲得了現有技術無法達到的超高分辨率成像。

2月，相對論重離子對撞加速器（RHIC）在實驗室創造出了超出太陽中心溫度25萬倍（約達4萬億攝氏度）的超高溫度環境，該研究為探索宇宙成因提供了重要線索。

3月，美國相對論重離子對撞機完成的實驗顯示，在本應遵循宇稱守恆現象的龐大磁場中，科學家探測到了宇稱不守恆現象，這使得該定律受到挑戰。

加州大學發明可將光脈衝快速轉化成電子信號後返回脈衝的新型設備，其可應用於超快速、高容量的通訊系統。

科學家首次成功地將人眼可見的物體置於量子狀態，即讓它處於動和不動的疊加狀態，這表明量子力學的原理不但適用於原子，也適用於宏觀物體。

4月，科學家利用超級計算機成功計算出了3個最輕的夸克——上夸克、下夸克和奇異夸克的質量，誤差幅度從10倍至20倍降低到了百分之幾，但夸克為何擁有質量仍是未解之謎。

美國國家航空航天局（NASA）對約50萬個變形星系進行深入研究後發現，這些變形星係為宇宙的加速膨脹提供了確切證據，證實了愛因斯坦的廣義相對論。

5月，費米國家實驗室仔細分析了Tevatron加速器實驗獲得的質子和反質子碰撞數據後發現，B介子衰變產生的μ介子對比反μ介子對多1%，這將有助於解釋為何宇宙間充斥著物質而不是反物質。

加州大學天文學家在距地球4億光年之處發現了巨大的星系際氣體儲存槽，其溫熱星系際物質每立方米約含有6個質子。 證據顯示這些瀰漫之物正是科學家不斷尋找的宇宙丟失物質。

密歇根大學實現了更加理想的由相干激光束組成的里德伯原子阱，其在量子信息處理或高精度光譜學方面優於其他原子阱。

加州大學首次記錄並量化了光合作用中的量子糾纏。 實驗表明，量子糾纏能夠在一個生物系統中存在並且持續一段時間，且溫度對糾纏程度的影響微乎其微。

基本的雙極晶體管都適用基爾霍夫電流定律，即所有流進的電能必須全部流出，但伊利諾伊大學稱，因獲得三端口晶體管激光器而修正了基爾霍夫定律。

德克薩斯首次觀測到了布朗運動中單個粒子運動的瞬時速度，證明了能量均分定理適用於布朗粒子。 愛因斯坦百年前關於此事不可能完成的預言遭遇挑戰。

6月，美國和加拿大科學家稱，獲得了電子通過由鈾、釕和矽組成的URu2Si2晶體時明顯變“重”的首幅照片，新研究為了解重費米子的特性和功能提供了方法，對於研發新的高溫超導物質意義重大。

科學家首次在室溫條件讓有機半導體材料受電磁激子作用產生激光，該研究或有助於研發可用於通訊和量子計算等領域的更加高效、靈活的激光器。

7月，紐約州立大學將一類高溫超導體內電子狀態與棒狀聚合物進行了比較，推斷“贗能隙”實際上是某類超導物質的另一個相位，找到了解開高溫超導領域“贗能隙”現象的關

鍵“鑰匙”。洛斯阿拉莫斯實驗室首次成功獲得一種罕見的鈾氮分子合成物，其末端上鈾原子僅與一個氮原子結合，這一特性為該分子今後用作核燃料時找到了安全的儲存方式，也為鈾燃料使用後的廢物處理提供了途徑。

馬里蘭大學使用其研發的獨特的金屬/半導體混合納米設備，在僅為幾納米的膠體納米結構中首次實現了量子比特自旋的完全控制。

9月，耶魯大學利用激光把氟化鍶（SrF）分子冷凍到僅有幾百微開氏度，超冷分子有助於科學家研究量子力學的化學屬性。

10月，美國國家標準和技術研究院將量子源產出的波長為1300納米的近紅外單光子轉換成了波長為710納米的近可見光光子，首次實現了單光子波長轉換，有望幫助開發出包含量子通信、量子計算和量子計量的混合型量子系統。

勞倫斯伯克利國家實驗室發現了114號、112號、110號、108號、106號和104號這6種超重元素的同位素，進一步讓人們接近認識“穩定島理論”。

美國宇宙學家們在銀河核心處發現關於暗物質粒子的最有說服力證據。 相撞而毀滅的暗物質粒子比質子重約8倍到9倍，比先前估計的要輕。

美國建造的世界最大的激光器“國家點火裝置”取得了重大進展。 10月，“裝置”完成了首次綜合點火實驗，在11月2日的再次綜合點火實驗中，激光系統射向一個含有氘和氚的玻璃管，最終釋放出的能量高達130萬兆焦，中心最高輻射溫度達600萬華氏度（約316萬攝氏度），相當於恆星或大行星核心的溫度。

匹茲堡大學研製的新型納米光傳感器能夠與原子大小的電子電路兼容，使光子同單個分子的相互作用成為可能。

康奈爾大學等機構兩項研究提供了新證據顯示超固態的存在，處於這種狀態下的固體能毫無摩擦力地流動，從而駁斥了專家此前的質疑。

NASA在銀河系中心觀察到了過去從未發現的、跨度為5萬光年的天體結構，它可能是黑洞噴發的殘餘物質，或將成為超大黑洞存在的直接證據。

錢德拉X射線天文望遠鏡在距地球5000萬光年外發現年齡31歲的迄今最年輕黑洞。 它的出現為人類觀測這類嬰儿期天體提供了良機；而其前所未有的精確年份，亦可幫助人們了解黑洞的誕生衍變及恆星們的命運。　借助哈勃太空望遠鏡搭載的儀器，科學家們獲得了阿貝爾1689（Abell 1689）巨型星系團中暗物質分佈的具體位置，這是迄今關於暗物質最精確的分佈圖。

12月2日，NASA科學家宣布新發現了一種獨特的細菌，能利用砷來代替磷元素構築生命分子，進行一些關鍵的生化反應。 如果得到進一步確認，該發現將使人類對生命的認識發生重大改變。 但有科學家質疑實驗程序和器具降低了報告的可信度，砷可能被依附在DNA上而不是進入了DNA，結論尚未作定斷。