科學(xué)大咖帶你看懂2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展

①“墨子號”衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)千公里級量子糾纏分發(fā)。圖片由科技部提供

②由兩個(gè)粲夸克和一個(gè)上夸克組成的雙粲重子。圖片由科技部提供

③三重簡并費(fèi)米子(右)與四重簡并狄拉克費(fèi)米子(左)和兩重簡并外爾費(fèi)米子(中)。圖片由科技部提供

④許昌人一號(右)和許昌人二號(左)頭骨化石。圖片由科技部提供

⑤許昌人在現(xiàn)代人進(jìn)化中的位置(單位Ma為百萬年) 圖片由科技部提供

圖⑥左：質(zhì)量僅為2.2克的可佩戴式雙光子熒光顯微鏡。圖⑦右：科學(xué)家利用雙光子熒光顯微鏡觀察小鼠大腦。圖片由科技部提供

科技部2月27日在北京公布了“2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”：實(shí)現(xiàn)星地千公里級量子糾纏和密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài);將病毒直接轉(zhuǎn)化為活疫苗及治療性藥物;首次探測到雙粲重子;實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三重簡并費(fèi)米子;實(shí)現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲;研發(fā)出基于共格納米析出強(qiáng)化的新一代超高強(qiáng)鋼;利用量子相變確定性制備出多粒子糾纏態(tài);中國發(fā)現(xiàn)新型古人類化石;酵母長染色體的精準(zhǔn)定制合成;研制出可實(shí)現(xiàn)自由狀態(tài)腦成像的微型顯微成像系統(tǒng)。

科技部基礎(chǔ)研究管理中心主任劉敏表示，入選的十大進(jìn)展項(xiàng)目完成時(shí)間為2016年12月1日至2017年11月30日，絕大多數(shù)入選項(xiàng)目相關(guān)研究成果在《自然》、《科學(xué)》等國際頂尖刊物發(fā)表，得到國際學(xué)術(shù)界高度評價(jià)，被視為“重大突破”或“填補(bǔ)空白”。

據(jù)介紹，“中國科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動(dòng)由科技部基礎(chǔ)研究管理中心牽頭，聯(lián)合《中國基礎(chǔ)科學(xué)》《科技導(dǎo)報(bào)》《中國科學(xué)院院刊》《中國科學(xué)基金》和《科學(xué)通報(bào)》5家刊物編輯部共同組織，邀請中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、973計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家等專家進(jìn)行評選，至今已經(jīng)成功舉辦13屆。遴選活動(dòng)分推薦、初選和終選3個(gè)環(huán)節(jié)。其中，終選采取網(wǎng)上投票，邀請兩院院士、973計(jì)劃顧問組和咨詢組專家、973計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任等2200余名專家學(xué)者對30項(xiàng)候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行投票，得票數(shù)排名前10位的科學(xué)進(jìn)展最終入選“2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。

為促進(jìn)公眾更好地理解和支持基礎(chǔ)研究，科技部基礎(chǔ)研究司、科技部基礎(chǔ)研究管理中心當(dāng)日在北京舉辦“2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展專家解讀會”，邀請清華大學(xué)薛其坤院士、中國科學(xué)院物理研究所向濤院士、中國科學(xué)院理論物理研究所張肇西院士等10位專家對十大進(jìn)展進(jìn)行了解讀。

1.實(shí)現(xiàn)星地千公里級量子糾纏和密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉和彭承志研究組聯(lián)合中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組等，創(chuàng)新性地突破了包括天地雙向高精度光跟瞄、空間高亮度量子糾纏源、抗強(qiáng)度漲落誘騙態(tài)量子光源以及空間長壽命低噪聲單光子探測等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，利用“墨子號”在國際上率先實(shí)現(xiàn)了千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)空間尺度嚴(yán)格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了千公里級星地量子密鑰分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)，密鑰分發(fā)速率比地面同距離光纖量子通信水平提高20個(gè)數(shù)量級。見圖①

●清華大學(xué)王向斌教授：“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星是由我國完全自主研制的世界上第一顆空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，于2016年8月16日發(fā)射升空，2017年1月18日完成在軌測試，正式交付開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。此項(xiàng)研究是讓量子通信馳騁于天地之間，為我國構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網(wǎng)絡(luò)提供了可靠的技術(shù)支撐，為中國在未來繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展和空間尺度量子物理基本問題檢驗(yàn)前沿研究奠定了科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

2.將病毒直接轉(zhuǎn)化為活疫苗及治療性藥物

北京大學(xué)藥學(xué)院周德敏、張禮和研究組以流感病毒為模型，在保留病毒完整結(jié)構(gòu)和感染力的情況下，僅突變病毒基因的一個(gè)三聯(lián)遺傳密碼為終止密碼，流感病毒就由致病性傳染源變?yōu)轭A(yù)防性疫苗，再突變多個(gè)三聯(lián)碼為終止密碼，病毒就變?yōu)橹委熜运幬?。這種復(fù)制缺陷的活病毒疫苗在老鼠、雪貂和天竺鼠模型中得到驗(yàn)證，達(dá)到廣譜、持久和高效的效果。

●中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所蔣建東研究員：流感、艾滋病和埃博拉出血熱等烈性傳染病時(shí)刻危害著人類的健康，其幕后“黑手”是結(jié)構(gòu)和功能多樣且快速變異的病毒，而疫苗是預(yù)防病毒感染的有效手段。該研究進(jìn)展是病毒疫苗領(lǐng)域的革命性突破，是馴服病毒的新方法，也是我國長期支持基礎(chǔ)研究、并鼓勵(lì)基礎(chǔ)研究進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化的典型范例。

3.首次探測到雙粲重子

歐洲核子研究中心于2017年7月6日宣布，來自大型強(qiáng)子對撞機(jī)上底夸克探測器國際合作組的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種被稱為雙粲重子的新粒子。與質(zhì)子和中子類似，新發(fā)現(xiàn)的雙粲重子由三個(gè)夸克組成，但其夸克組分不同：質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成，中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成，而雙粲重子則由兩個(gè)較重的粲夸克和一個(gè)上夸克組成。由清華大學(xué)高原寧領(lǐng)導(dǎo)的中國研究團(tuán)隊(duì)通過與國內(nèi)理論家密切合作，主導(dǎo)了此次雙粲重子發(fā)現(xiàn)的物理分析工作，對該粒子的發(fā)現(xiàn)作出了關(guān)鍵性貢獻(xiàn)。見圖②

●中國科學(xué)院理論物理研究所張肇西院士：人類首次觀測到雙粲重子，為科研人員提供了檢驗(yàn)量子色動(dòng)力學(xué)的獨(dú)特體系。對雙粲重子性質(zhì)的研究將有助于人類深入理解物質(zhì)的構(gòu)成和強(qiáng)相互作用力的本質(zhì)。