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2012年十大科学进展 上帝粒子居首

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美国「科学」期刊二十日公布二○一二年十大科学进展,排名第一的重大科学进展,是欧洲核子研究组织今年七月发现了有「上帝粒子」之称的希格斯玻色子(Higgs Boson)。

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科学家深信,倘若没有希格斯玻色子,地球与宇宙中其他组合原子都不会存在。能解释物质奥秘的次原子粒子希格斯玻色子,是分别以现年八十三岁、一九六四年就提出希格斯理论的英国科学家彼得.希格斯,以及已辞世多年的印度物理学家萨特延德拉.纳特.玻色命名,比利时物理学家恩格勒特,对上帝粒子理论也有所贡献。科学期刊说,该项发现是人类智慧的胜利。

其他获选的二○一二年十大科学成就还包括:

◎丹尼索瓦人的DNA

透过在西伯利亚一处洞穴发现、有八万年历史的一小片手指骨所取得的样本,德国科学家利用新技术,竟然能排列出丹尼索瓦人(Denisovan)的完整基因组,象徵DNA定序领域的重大进步。目前只知道丹尼索瓦人与现代人表亲尼安德塔人属于同一时期。

◎干细胞造卵

日本科学家以取自成年雌鼠皮肤的iPS细胞(诱导性多功能干细胞)成功造卵,并利用体外受精让实验鼠生出仔鼠,为全球成功实验首例,或许有助于治疗不孕症。

◎好奇号降落火星

透过创新的悬吊降落系统,美国航太总署(NASA)的工程师成功让三.三吨重、暱称「好奇号」(Curiosity)的「火星科学实验室」探测车降落火星。科学期刊指出,此一毫无瑕疵的降落令太空擘画者深信,NASA终有一日能在好奇号附近进行第二次的火星降落任务,取得好奇号蒐集到的火星样本并带回地球。

◎X光雷射

科学家利用一种亮度是传统同步加速器光源十亿倍的X光雷射,确认一种跟非洲嗜睡症传染有关的蛋白质结构,此一进展显示X光雷射在破解蛋白质结构上的潜力。

◎基因组工程

一种让研究人员能修改实验动物的基因或使之失去活性的新工具。此一科技比现行锁定基因的技术来得有效率与廉价,也能让研究人员找出在健康者与病患身上,特定基因与突变所扮演的角色。

◎马约拉纳费米子

科学家证实新微型粒子「马约拉纳费米子」(Majorana fermion)存在,此粒子能做为本身的反物质与自我毁灭。科学家深信,组成马约拉纳费米子的量子位元(qubit)在储存与处理资料上,会比现行电脑使用的位元更有效率。◎ENCODE计画

找出人类基因组内所有功能要素的「基因解码后续计画」(Encyclopedia of DNA Elements, ENCODE)显示,基因组内高达八十%的DNA活跃运作,且靠着数百万个扮演开关角色的基因调控蛋白质环环相扣,影响罹病机率,大大颠覆了过去认为基因组内大部分是不活跃的「垃圾DNA」观念。

◎脑机介面

美国研究人员研发出透过意志控制的新型机器手,让瘫痪者能靠意志移动手臂与进行三度空间移动。此一实验性科技未来或许有助于因中风与嵴髓受伤而瘫痪的病患。

◎微中子振盪

台大与全球卅七所大学共同在中国参与的「大亚湾实验」,发现到第三种新的「微中子振盪模式」。微中子是不带电的粒子,目前已知有三种类型,微中子在传播过程中可不断地由一类转化成另外两类,称为微中子振盪现象。该发现暗示微中子物理或许有朝一日能协助研究人员解释宇宙为何有这么多物质与这么少的反物质。美国《科学》杂志公布该刊评选的2012年十大科学进展,发现「上帝粒子」希格斯玻色子被列为最大科学突破。有多名香港科学家参与的大亚湾中微子实验国际合作组年初发现一种新的中微子振盪,有助揭开宇宙起源和演化之谜,成为榜中第10。

发现「上帝粒子」居首

希格斯玻色子(Higgs Boson)是英国教授希格斯1960年代预言存在的粒子,是物质的质量之源。在物理学「标准模型」所预言的基本粒子中,希格斯玻色子是最后一种被证明存在的基本粒子,由于它极为重要又难以寻觅,有科学家开玩笑说它是「上帝诅咒的粒子」(Goddamn Particle),后被简称作「上帝粒子」。

欧洲核子研究中心今年7月宣布,该中心的两个强子对撞实验项目,均发现一种新的粒子,具有和科学家们多年来一直寻找的「上帝粒子」的特征。《科学》认为,这项发现构成「标准模型」拼图中的最后一块。

《科学》总编:人类智慧的胜利

杂志总编辑艾伯茨表示,希格斯玻色子的发现「既是人类智慧的胜利,也是全球千计物理学家和工程师数十年辛勤工作的顶峰」。

另外,大亚湾中微子实验国际合作组今年3月宣布,大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振盘,并测量到其振盪机率,这对最终揭开宇宙起源和演化之谜有重大意义。

中微子是一种极难探测到的基本粒子,共有3种类型,它可以在飞行中从一种类型变成另一种类型,称为中微子振盪。中微子的前两种振盪模式已被实验证实,其发现者更凭此获得了2002年诺贝尔奖,但第三种振盪则一直未被发现。

中微子实验国际合作组的新发现显示,中微子和反中微子可能会以不同的方式改变其特色,将来可能有助解释为何宇宙含有如此多的物质及如此少的反物质。香港大学物理系的梁干庄博士和潘振声博士自实验尚处于筹备阶段时已积极参与,香港中文大学物理系的朱明中教授亦是大亚湾实验团香港研究组的主要成员。

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