2018物理十大亮点新闻
三条新闻有中科大元素。
石墨烯：一种新超导体
美国物理学会3月会议上石墨烯超导报告盛况
2018年凝聚态物理最引人注目的结果来自两层石墨烯。美国和日本的研究人员报告称，两层石墨烯叠在一起，其中一层相对于另一层扭曲一个角度，便可表现出超导电性。他们看到的超导电性类似于高温超导体，这可能会让扭曲石墨烯成为研究高温超导的模型系统。这一结果在美国物理学会3月会议上掀起一场风暴，该小组在一座只能站着听的演讲厅报告他们的结果，报告同时向在洛杉矶会议中心的大厅里的数百人现场直播。石墨烯超导实验引发了一系列的理论研究，试图给出解释。一理论预言，扭曲石墨烯的超导性也可能是拓扑性质带来的，这是实现量子计算机的理想特性。
曹原，石墨烯超导的论文的第一作者，中科大少年班毕业生，现为麻省理工学院博士生。
欧洲核子研究中心测量出希格斯粒子与顶夸克的相互作用，观察到希格斯粒子衰变为底夸克的现象
在2012年发现希格斯玻色子之后，下一步的工作是看它的行为是否符合预期。在欧洲核子研究中心(CERN)进行的两项此类实验，测量了最重夸克与希格斯粒子之间的相互作用，实验结果达到了“5σ”的统计显著性的黄金标准。5σ（读作西格玛）意味着实验结果出错的概率为千万分之三。CMS和ATLAS两个国际合作组分析了质子-质子碰撞，通过测量希格斯玻色子与顶夸克和反顶夸克共同产生的频率确定出顶夸克和希格斯玻色子之间的相互作用强度。CMS和ATLAS另一实验观测到希格斯玻色子衰变为底夸克。这种衰变是希格斯玻色子最有可能的命运，这是首次在实验上看到这一现象。到目前为止，所有的测量结果都符合粒子物理的标准模型的预期，但是不确定度有足够的波动空间来呈现出新的物理。
北航、中科院高能物理所、北大、清华参与了这两项工作。
暗物质理论再遇挫折
2018年是暗物质领域不平静的一年。暗物质最有希望的候选者WIMP（弱相互作用大质量粒子）的表现令人失望，其他“弱相互作用不大质量粒子”的候选者有了上位的希望。LIGO-Virgo（激光干涉引力波天文台-室女座干涉仪）探测到黑洞并合后，暗物质实验选项之一,太初黑洞，得到大量的关注，但这一兴奋不久便消散了，因为随后的超新星透镜的一项研究发现,黑洞不能解释所有的暗物质。然而，今年最引人注目的发现第一批恒星的反常氢气吸收信号。为了解释这些观测结果，理论家们提出氢气是通过与暗物质的相互作用而冷却。一种可能性是暗物质粒子带有很小的电量。
量子加密卫星通信
中国的墨子号卫星在中国和奥地利之间中继转发量子加密信号
中国和奥地利的研究人员利用卫星链路进行了世界首次量子加密洲际视频会议。数据安全由量子密钥分发(QKD)提供，它交换以量子纠缠光子编码的密钥。长距离的QKD已经在光纤的地面网络上得到了证明，但是光纤中的光学损耗将通信距离限制在几百公里以内。光子在太空中传播不受干扰，利用这个特点，以卫星做中继，中奥科学家在两个相距7600公里的观测站之间，以千赫兹的频率交换密钥，发送量子加密图像，并召开一个持续75分钟、需要2g数据的视频会议。这向建立一个由地面站和卫星组成的全球网络的“量子互联网”迈出了第一步。
量子加密卫星通信由中科大潘建伟院士领导
中微子又有新难题
美国费米实验室的MiniBooNE实验中，研究人员发现了一种与已知的三种中微子振荡（称为中微子味：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子，中微子的味可以改变，这种现象叫做中微子振荡）不相容的信号。这一发现以更高的精度确认了洛斯阿拉莫斯国家实验室的液体闪烁器中微子探测器(LSND)早前的实验结果，表明μ子中微子可以在比预期更短的距离内转变为电子中微子。MiniBooNE和LSND的结果都可以用包含第四种惰性中微子的理论来解释，这种中微子只受到引力作用。惰性中微子的假设似乎有严重的缺陷，因为它与最近在加速器和核反应堆中产生的中微子的一些实验结果（比如2016年2月中国发表的大亚湾核反应堆中微子实验结果）不一致。然而，新的MiniBooNE结果重新点燃了关于惰性中微子的争论，惰性中微子如果存在可能解释暗物质和宇宙中物质-反物质的不对称性。
600亿转/分的高速陀螺
圆旋转电场转动纳米哑铃
两个独立的团队创造了陀螺转速世界纪录。两个团队之一来自苏黎世的瑞士联邦理工学院(ETH)，另一团队由美国普度大学李统藏教授与中国北大马仁敏和清华韩勤锴副研究员的三个课题组联合组成。研究人员利用圆偏振光的旋转电场旋转纳米大小的物体，转速超过600亿转/分，在这样转速下，离心力几乎可以使转动的硅纳米粒子分崩离析，因此这项技术可以用于对纳米机械部件进行应力测试。它还可能应用于研究真空量子涨落导致的卡西米尔扭矩(Casimir torque)，这是量子世界一种难以探测的转动摩擦。
本实验的领导者之一美国普度大学助教授李统藏是中科大的本科校友。
国际单位制放弃千克原器
国际千克标准器完成了科学使命
在历史上，测量单位往往是基于有形的东西，比如人手、水体或金属块。但是这些物体会随时间或地点而改变，这就是为什么世界计量界在11月投票通过了对国际单位制(SI)采用更普适定义的原因。四个单位——千克、安培、开尔文和摩尔——现在将由基本物理常数，比如普朗克常数和基本电荷，来定义。体重秤、体温计和其他日常测量设备依然可以照常使用，唯一的大输家是国际千克原器——一个位于巴黎的铂铱圆柱体——将不再保持世界质量标准的头衔。
晶体生长电影
几十年来，电子显微镜提供了令人惊叹的原子和分子图像。现在，还可以看原子和分子的视频。一段纳米线生长视频在社交媒体广受欢迎，一次生长一个原子层，就像观看世界上最小的3D打印机在工作一样。为了了解晶体从液体中生长出来时原子如何选位置，法国的研究人员用透射电子显微镜观察了这一过程。这种液体是纳米金液滴，溶有过饱和的镓和砷原子。视频显示，原子从液滴底部析出，在液-固界面的一个角落形成了一个“台阶”。随着更多的原子加入进来，这级台阶逐渐铺满固体表面，形成晶体层。
毛衣的方程
法国物理学家提出描述毛衣弹性的理论
纱线是不可拉伸的，但针织毛衣是很有弹性的。这种看似矛盾的现象引起了法国巴黎高等师范学院和里昂高等师范学院的物理学家的兴趣，他们研究了针织面料的拉伸过程。研究小组对用尼龙丝编织的织物进行了可控拉伸，然后得出了几个简单的公式，解释了他们观察到的材料性能。以前有人认为，纱线从一针滑到另一针，导致纱线变形，从而产生拉伸。新的方程可以适用于任何针法，定量地解释了这一过程。研究小组希望他们的研究结果能对工程师开发智能面料有所帮助，例如，智能面料可以根据温度变化呈现特定的形状。
量子物理诗
此诗有多种读法，用词和结构来表达量子计算机的物理思想。
许多人发现，要准确描述量子对象的古怪世界及其违反逻辑的规则，很难想出合适的词语。但研究人员和艺术家们都在努力做到这一点。艺术家、诗人艾米·卡坦扎诺(Amy Catanzano)认为，诗歌可以提供一种工具，开发出一种更有效的语言，来传达量子物理学的复杂思想。今年，她将自己的想法付诸实践，创作了一首关于四量子位拓扑量子计算机的诗。这首诗试图通过它的用词和结构来翻译出这台计算机背后的量子理论。物理学家们是否会将诗歌作为量子物理学的一种语言仍然存在争议。不管怎样，这首诗为物理学以外的人提供了一条熟悉一些复杂的量子概念的途径。
美国诗人Amy Catanzano写诗传达量子物理学的复杂思想