基礎研究

美國：粒子研究取得進展，宇宙探秘不斷深入

美國科學家在粒子研究領域不斷取得新進展。他們不僅開始著手重測μ介子磁性，還發現了亞原子準粒子“奇子”可能存在的證據；不僅首次精確識別出特定能量的繆子中微子，還首次發現了宇宙高能中微子的來源。科學家對基本物理常數——精細結構常數的精確測量，將有助于粒子物理學標準模型的完善；而中子“暗衰變”理論（中子會衰變成暗物質粒子）的提出若被證實，將為中子壽命為何“測不準”找到答案。

科學家對宇宙諸多現象的探索也在不斷深入。他們首次造出“超離子水冰”，或有助于研究海王星和天王星的磁場；首次完成彎曲空間內的光束加速實驗，實現光束軌跡偏移，將幫助解釋引力透鏡現象；計算機模擬發現中子星核物質比鋼硬100億倍，對更好地理解引力波具有重要意義；而對宇宙膨脹速度——哈勃常數的精確測量，則有望幫助回答宇宙從何處來、往何處去等基本問題。

其他一些新發現同樣意義重大。如在超導材料中發現新的量子臨界性，為探究磁性與非常規超導性的關系提供了新視角；而在太空中探測到放射性分子氟化鋁，或有助于解開鋁同位素起源之謎。

英國：研制出全光二極管，造出首個量子指南針

2018年3月，英國國家物理實驗室研制出一種全光二極管，新二極管能被用于微型光子電路中，有望為微納光子學芯片提供廉價高效的光二極管，從而對光子芯片和光子通信等領域產生重要影響。

2018年11月，受英國國防部資助的英國科學家制造出世界首個能抵抗干擾且不依賴于GPS的量子指南針。這種指南針能在地球上不受干擾的指向，能自我維持，不依賴衛星。

德國：觀察反鐵磁體新性能，開發納米機器人驅動技術

2018年，德國在基礎研究方面取得可喜成果。美因茨大學牽頭的一個國際合作研究小組成功觀察到絕緣反鐵磁體中的遠程數據傳輸性能。反鐵磁體是一組磁性材料，相比傳統鐵磁部件計算速度更快。科學家還發現，當一種帶有鉑絲的反鐵磁性絕緣體通過電流時，電流能量會從鉑轉移到氧化鐵中，形成所謂的磁子，借助磁子可實現計算部件長距離的信息傳輸。

此外，慕尼黑工業大學宣布開發出一種新的納米機器人電驅動技術，可使納米機器人在分子工廠像流水線一樣以足夠快的速度工作，有望快速發現化學試樣中特定物質或合成復雜分子。

另外，埃朗根-紐倫堡大學愛德曼·斯比克教授研究團隊發現，金屬材料通過有針對性的折疊可展現全新的屬性，雖然這僅是金屬微觀結構上的錯位，不到百萬分之一毫米，但對其性能影響很大。他們在石墨烯中找到一種直接接觸和移動這種錯位的方法，為研究石墨烯納米結構材料和拓展其性能鋪平了道路。

日本：發現粒子加速新機制，模擬粒子新形態

2018年3月26日，日本理化學研究所宣布，他們的一個國際聯合研究小組成功開發出在下一代超級計算機上應用的、可模擬人腦整體神經電路的算法。新算法不僅可以實現節省內存，還可大幅提高模擬腦的速度。

大阪大學激光科學研究所發現了一種名為“微泡內爆”的全新粒子加速機制，即向內含微米尺寸泡（球形空洞）的氫化合物外側照射超高強度激光，氣泡在收縮到原子尺寸的瞬間發射出超高能量的氫離子（質子）。

日本理化學研究所與京都大學、大阪大學組成的研究小組利用超級計算機進行模擬，在理論上預言了新粒子雙重子態粒子“ΩΩ”的存在，有望闡明基本粒子夸克如何組合成物質這一現代物理學的根本問題。

俄羅斯：加大大科學裝置投入，核聚變研究更進一步

2018年，俄羅斯繼續加大在大科學裝置領域投入，并與其他國家保持密切合作。2018年3月，來自俄羅斯、美國、以色列、德國和法國的科學家利用“重離子超導同步加速器”（NICA）在俄羅斯杜布納成功進行了首次實驗。除了研究稠密重子物質、重離子對撞之外，實驗還著眼于一個至今未研究透徹的問題：任何兩個核子之間的引力變為斥力時的相互作用。按計劃，NICA裝置整體將于2023年完工。

俄羅斯在核聚變領域的研究也取得顯著成效。俄羅斯科學院西伯利亞分院布德克爾核物理研究所啟用了新建成的開放式螺旋磁阱裝置（SMOLA），該裝置能大大提高開放式磁阱中的等離子體溫度，朝受控熱核聚變邁出了重要一步。SMOLA裝置結構更簡單、成本更低，不使用氚作燃料，能進行氘-氘等聚變反應。

此外，俄羅斯計劃于未來5年內在俄遠東符拉迪沃斯托克的俄羅斯島上建造新的同步加速器。俄羅斯希望通過該裝置的建造，使同步加速器中心成為俄亞太地區新的吸引高科技產業的中心。

以色列：量子光學成果紛呈，電子原子研究豐碩

2018年，以色列從事基礎物理研究的科學家在量子、光子、電子等領域均取得較大突破。

在量子領域，以色列和法國科學家合作，利用水罐、鏡子與相機及數種高級復雜算法，成功產生和捕捉到類量子真空效應，并認為這種效應發生在日常空間中。無獨有偶，研究人員發現隧道效應這一量子現象也發生在蛋白質的活動中，新發現對生物醫學及生物電子學研究都具有重要意義。此外，以色列科學家找到了捕捉和釋放單個光子的途徑，這一發現將有望在未來用于量子信息存儲及保障量子研究光學系統的通信安全。

在電子領域，以色列與美國和加拿大科學家發現了電子系統的第3種噪聲，它因導體不同部位溫度不同而產生，普遍存在于納米系統中。

此外，以色列和英國科學家在攜手對石墨烯內釋放出電子的能量進行超精細測量時，發現了新的原子量級加熱機制，該發現有望促進石墨烯基材料技術的發展。