它是氫彈威力的7.6倍，科學界為之瘋狂，甚至在日本上空轟轟作響

科學界的2017年是神奇而又瘋狂的一年，這一年裡從南極洲冰下深處的中微子實驗室到各大學的量子計算機實驗室里，甚至在日本上空轟轟作響的雷暴聲中，各種驚人的量子物理髮現一一登場。來，有圖有真相，讓我們來領略一下尖端物理的風采吧！圖源：pix

量子計算機：量子計算機一問世就碾壓了目前所有的計算機。但是製造量子計算機其實還個很大的問題。現在製造的量子計算機完全是依靠實驗室里的極其罕見的一些材料和設備，用激光製作而成。而且十分簡單，上圖中兩個蘇塞克斯大學的研究人員製作出了一個簡單的量子計算機。理論上，量子計算機並不需要特殊的條件，而且規模應該比現在大得多。圖源：University of Sussex

量子計算：量子計算機可以完成普通計算機無法破解的難題。哈佛大學和馬里蘭大學的兩個科研團隊各自建立了一台量子計算機模擬器，可以模擬複雜的量子磁力，而這個問題即便是超級計算機也無法破解。圖源：University of Maryland

時間晶體有些像幻想小說中的法寶，時間晶體是一種獨特的物質狀態，就像空間晶體是在空間上不停重複的相同空間結構，時間晶體就是在時間軸上的不停重複。研究人員發現時間晶體是一種獨特的，「非平衡態物質」，一組離子與量子鏈一起振動，使得它們在一個重複的周期中振動或振蕩。只要滿足一定的條件，它就會一直被鎖定在振動的一刻，無論你加入多少能量，它無法被加入，熵也不加大，在這裡熱力學定律彷彿被凍住了。

超冷粒子是研究這些微小粒子在沒有外界的干擾下是如何相互作用影響的，所以研究人員必須試圖冷凍這些微小粒子，使它的振動減緩。以前，我們通常使用激光來減緩這些粒子的振動，延緩它的速度，現在有了一種新的技術，在激光出場之前，先利用磁場捕獲這些粒子。利用新技術，倫敦帝國理工學院的科學家們把一種鈣氟化分子冷凍到了50 microkelvin，也就是絕對零度（零下273.15攝氏度）的百萬分之五十。

對稱的中微子：「冰塊」中微子天文台（因藏身於南極洲冰下1.45公里處而得名）在研究中微子時有了新發現。目前認為中微子分為三種：μ子（繆子）、τ子（濤子）和電子。中微粒子質量也分三種，第一種由電子中微子組成的，第二種是由三種中微子均勻混合成的，這次發現的第三種是μ子（繆子）和τ子各一半組成的。為什麼中微子總是對稱的，科學家也覺得很奇怪，到現在仍然無法解釋。

雙粲粒子：日內瓦附近的大型強子對撞機發現了雙粲重子Ξcc++ (Xicc++)，由兩個粲夸克和一個上夸克組成。夸克一般有六種，粲夸克的質量遠大於上夸克，以前發現的重子都是由兩個輕夸克和一個重夸克組成。所以這次發現的雙粲重子內部結構與其它重子迥然不同，有助於人類深入理解物質的構成和強相互作用力的本質。

量子爆炸的秘密：科學家羅斯納和卡琳發現，如果把兩個底夸克融合在一起，理論上會釋放巨大的能量，大約是核融合的7.6倍。也就是相當於氫彈爆炸的7.6倍。當他們意識到這一點時，嚇得差點不敢繼續實驗。不過羅斯納聲明，他絕對會保持這個秘密，直到他確信這個理論不會用于軍事武器。

捉摸不定的四夸克態：四夸克態是一種神秘的粒子，我們只是在理論上認為有四夸克態的粒子，但一直沒有真實存在的證據。現在科學家羅斯納和卡琳用測定理論粒子質量的方法預測了強子「聖杯」的存在，它不是普通的三個夸克組成的粒子，而是兩個底夸克，一個反底夸克和一個反頂夸克組成的四夸克態的強子。他們甚至預測了四夸克態的質量。他們同樣指出LHC——大型強子對撞機可以通過實驗發現真實的四夸克態粒子。

閃電粒子加速器：日本科學家在雷暴中發現，閃電可以引起大氣中的原子分裂。閃電中的產生高能的伽馬射線光子把14N原子核里的中子和周圍的氮原子和氧原子分離，從而產生不穩定的13N同位素。同位素再衰變成中微子、正電子和穩定的13C原子核。正電子即電子對應的反物質。

遠距離的量子糾纏：2016年我國發射了墨子衛星，2017年夏天墨子衛星從太空中往相距1203公里的雲南麗江和青海德令哈發射和接收了糾纏光子對。這建立了量子互聯網安全加密的第一步。

量子隱形傳態：中國科學家在墨子衛星成功發送量子糾纏信號的同一個月里，他們還發布了另一項研究成果。成功地進行了從地面阿里到墨子衛星的量子隱形傳態。

原子鐘：原子鐘並不是最新概念，依靠原子的振蕩來測量時間已經極為精準，但是它們仍然會有誤差，雖然只是在幾百億年中有個幾秒的誤差而已，但對某些實驗來說，仍是不夠準確。2017年的原子鐘已經能夠精準到在九百億年間只有一秒的誤差。

量子信息：人類不但能把量子信息從地面傳送到衛星。還能把有用的量子信息通過混亂而忙碌的城市空氣從一個地點傳送到另一個地點。但渥太華大學的研究者們就是這樣做的，他們把光子從一個建築發送到另相距300米的建築。

最薄的液體：液體通常都是一滴一滴的，通常依靠電磁力保持形狀，不會像氣體那樣隨意改變體積。但是2017年科學家研究出一種最薄的液體，它們的結構有點兒像氣體，不再依靠電磁力，而是依靠量子漲落力量把水分子聚集在一起。

熵增原理：熵增原理是宇宙中的一個基本事實，在熱力學第二定律中，熱總是從高溫物體流向低溫物體，絕不可逆。宇宙總是從有序變得越來越無序，不能逆轉。但是量子法則卻在某些情況下，推翻了這個定律。研究人員第一次發現，在氯仿分子中，研究人員利用量子法則使熱流從低溫的碳原子流向高溫的氫原子。短暫的逆轉使這宇宙的小角落發生了混亂，直到原子間的量子連接衰變，混亂才結束了。

本文編譯：巧巧恬（感謝閱讀，請關注企鵝號「掃盲小分隊」，為您天天呈送有趣的人文、科學資訊與知識！&財商高的同學會看出不一樣的價值喲！）

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