原始雙縫實(shí)驗(yàn)藝術(shù)圖。圖片來源：英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站
這一實(shí)驗(yàn)原本涉及光通過空間中的一對(duì)“狹縫”的衍射，但新研究表明，使用雙縫在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)等效效果是可能的。倫敦帝國(guó)理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中用到了氧化銦錫薄膜，在飛秒這樣超快的時(shí)間尺度上，這種材料的反射率會(huì)被激光改變，為光創(chuàng)造出“狹縫”。研究人員通過快速連續(xù)兩次打開和關(guān)閉半導(dǎo)體鏡的反射率并沿著從鏡反射的光的頻譜記錄干涉條紋，實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。他們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干擾發(fā)生在不同頻率的波之間，而不是不同的空間位置之間。
這項(xiàng)成果未來或有多種應(yīng)用，例如用于信號(hào)處理和通信或光計(jì)算的光開關(guān)。
04
國(guó)際團(tuán)隊(duì)公布引力波背景輻射劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)
如果將引力波背景比喻成古老而神秘的歌聲，那么“合唱團(tuán)”每天都在以不同的頻率演出?，F(xiàn)在，通過對(duì)脈沖星的監(jiān)測(cè)，科學(xué)家終于聽到了歌聲，換句話說，拿到了引力波背景的第一個(gè)證據(jù)。
經(jīng)過15年的數(shù)據(jù)收集，今年6月，科學(xué)家們第一次“聆聽”到了在宇宙中蕩漾著的引力波永恒合唱，聲音比預(yù)期要大得多。這是針對(duì)引力波背景的劃時(shí)代重大發(fā)現(xiàn)。
一對(duì)超大質(zhì)量黑洞（左上）發(fā)射出引力波，在時(shí)空結(jié)構(gòu)中蕩漾（藝術(shù)想象圖）。圖片來源：北美納赫茲引力波天文臺(tái)
引力波背景輻射是由許多不同的引力波源疊加而成的，它們的頻率和強(qiáng)度都不相同，但都很低，它們應(yīng)該存在于我們周圍，并可能會(huì)告訴我們它恒久隱藏著的重要信息。但遺憾的是，關(guān)于其存在和組成，一直只是理論化的產(chǎn)物。
6月發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上的一系列新論文中，科學(xué)家報(bào)告了他們的成果。此次探測(cè)到的引力波背景最可能的來源是陷入“死亡螺旋”的一對(duì)超大質(zhì)量黑洞。這些黑洞龐大到能達(dá)到數(shù)十億個(gè)太陽質(zhì)量。由于幾乎所有星系，包括銀河系中心都盤踞著這樣一個(gè)黑洞怪物。因此當(dāng)兩個(gè)星系合并時(shí)，它們的超大質(zhì)量黑洞會(huì)相遇并開始相互繞轉(zhuǎn)。一旦兩個(gè)黑洞足夠接近，就有可能被脈沖星計(jì)時(shí)陣列觀測(cè)到。
北美納赫茲引力波天文臺(tái)團(tuán)隊(duì)表示，目前他們還只能測(cè)量整體引力波背景，而不能測(cè)量單個(gè)“歌手”或“樂器”的輻射。即便如此，也足以令整個(gè)天文物理學(xué)界驚喜，因?yàn)椤耙Σū尘暗穆曇舸蠹s是預(yù)期的兩倍”。美國(guó)耶魯大學(xué)助理教授明加雷利稱，這是人們能從超大質(zhì)量黑洞中創(chuàng)建的模型的上限。
05
單原子X射線信號(hào)首次探到
讓材料檢測(cè)方式發(fā)生歷史性突破，并不是僅僅依靠設(shè)備升級(jí)就可以，科學(xué)家們需要從原子水平進(jìn)行革新。
6月，來自美國(guó)俄亥俄大學(xué)、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校等的科學(xué)家，首次拍攝到了單原子X射線信號(hào)，這一突破性的成就有望徹底改變?nèi)藗儥z測(cè)材料的方法。
單原子X射線首次探到的實(shí)驗(yàn)示意圖。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
因?yàn)閱蝹€(gè)原子產(chǎn)生的X射線信號(hào)極其微弱，傳統(tǒng)探測(cè)器的靈敏度不足以檢測(cè)到它。為解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)的X射線探測(cè)器上添加了一個(gè)鋒利的金屬尖端，該探測(cè)器放置在待研究樣品上方僅1納米處。當(dāng)銳利的尖端在樣品表面移動(dòng)時(shí)，電子穿過尖端和樣品之間的空間產(chǎn)生電流，這本質(zhì)上檢測(cè)到每個(gè)元素獨(dú)特的“指紋”，從而使該研究人員將掃描隧道顯微鏡的超高空間分辨率與強(qiáng)X射線照明提供的化學(xué)靈敏度結(jié)合了起來。
06
人類Y染色體組裝與分析完成
這是第一個(gè)真正完整的人類Y染色體序列，也是最后一個(gè)被完全測(cè)序的人類染色體。
《自然》雜志8月發(fā)表的兩篇論文公布了人類Y染色體的組裝和分析。這項(xiàng)全球100多名科學(xué)家參與的研究，填補(bǔ)了當(dāng)前Y染色體參考的諸多空白，帶來了對(duì)不同人群演化和變異的見解。
