物理学：微观世界观奇景

　　3个国际科学家小组相继发现了一种被称为“五夸克”的基本粒子。
　　新发现的基本粒子包括4种夸克和1个反夸克。此次发现的“五夸克”粒子包含2个“上夸克”和2个“下夸克”，还包含一个所谓奇异的反夸克。在此之前，科学家还从未发现过包含多于3种夸克的基本粒子。科学家认为，新探测到的粒子可能仅仅是“五夸克”粒子家族中第一个被发现的成员，也有可能找到含有4或6个夸克的粒子。“五夸克”粒子的发现者之一、日本SP环－8同步加速器小组领导人Nakano说：“如果五夸克粒子能存在于今天的实验室中，它也会存在于宇宙诞生的最初时刻”。
　　一个国际联合实验小组利用日本筑波市的大型高能加速器对两种基本粒子进行了对撞实验。经过对1.5亿次对撞结果的分析，结果发现了36个新粒子，新粒子质量正好是4个夸克的质量。新粒子的发现将使人类对物质起源的研究进入一个新的领域。
　　美国斯坦福大学的科学家2月27日报告说，他们利用新型实验装置对相隔108微米的物体之间的引力进行了测量。测量结果表明，至少在108微米的尺度上不存在牛顿引力定律异常现象。
　　牛顿约在300年前确定了万有引力公式。近年来，理论物理学的发展使一些科学家认为，在非常微小的尺度，引力与距离的平方成反比定律可能不成立。因此，用更精密的实验测量微小尺度上的引力成为深受关注的研究课题。
　  日本东京大学宇宙线研究所和京都大学地球物理研究所共同建造了“世界最高精度地壳伸缩观测仪”。该仪器利用去年诺贝尔物理学获奖项目“中微子观测器”，建在位于地下1000米深的隧道中，其激光源自反射镜的距离为100米。由于所用激光的稳定性获得突破性提高，所以仪器精度提高了100倍，精度达到0.01纳米。
　　为确保基础研究实力，英国今年十分重视加强基础设施建设，将投资5亿英镑，在位于牛津郡的卢瑟福实验室建造一个大型同步加速器。这个被称为“钻石”的加速器是数十年来英国建造的最大科学设施，设计寿命为20年，可使接近光速运行的电子束弯曲、聚焦，在此过程中产生的X射线可深入物质内部，从分子和原子水平上解释生物组织、聚合物、催化剂等物质的运动方式，帮助科学家弄清构成生命的基本元素和宇宙起源等根本科学问题。
　　自从上世纪40年代首次人工合成钚和镎元素以来，研究超铀元素的性质及其应用成了核物理和化学学科领域新的研究方向。其中门捷列夫化学元素周期表是否存在上限是该基础科学研究中的一个重要问题。俄罗斯杜布纳联合核研究所成功地合成了门捷列夫元素周期表上的第115号和113号元素，再次证实了原子核物理中的“稳定岛”理论。
　　在合成115号元素的工作中，科研人员用加速到1／10光速的钙的离子（20号元素）轰击用镅元素（95号元素）制成的靶，并在分离115号元素的原子核后进行了衰变记录。3次实验记录的原子核α衰变过程完全一样：5次持续时间约20秒左右的α衰变得出了105号元素的同位素“Dubnium”，存在时间超过了20小时，并分裂成两部分。
　　8月，法国里昂克劳德·贝尔纳大学的一个物理学家小组利用强能量的超短波飞秒脉冲激光器形成激光束，穿过了雾层，而且没有发生散射现象。这一实验成功为人类更广泛运用激光技术提供了可能，在任何时刻都可用激光穿过大气云层，实现远距离通讯传输。
　　日本电力中央研究所的研究人员发现了超导形成机理。在极低温下，金属电子会形成一对一对的集合体，这种集合体的电子相互作用很可能是形成超导的机理。

　　天文学：浩瀚苍穹看新星

　　美国、英国及澳大利亚的天文学家利用英国－澳大利亚共同研制的一个39米的天文望远镜，于今年7月在澳大利亚的南威尔士发现了一颗新行星。
　　这颗新发现行星的运行轨道与太阳系中的木星轨道类似，为近圆形轨道，它也在环绕着一颗类似太阳的恒星运转。新行星的质量约为木星的两倍，以相当于木星3／4轨道半径绕恒星HD70624旋转，每6年旋转一周。天文学家一直希望，能确定太阳系在星系中的地位：即类似太阳系的星系系统在宇宙星系中究竟是极为普遍的，还是属于一种极稀少的星系？这颗类似木星气状大行星的发现，至少为太阳系找到了一个同伴。
　　一个由英、法、意、澳等国科学家组成的国际天文学小组，发现了一个称为大犬星座矮星系的新星系。它距地球2.5万光年，距银河系中心4.2万光年，是目前发现的距银河系中心最近的星系，比1994年发现的人马座矮星系近了两倍。由于该星系十分接近银河系，以至银河系正通过将其内部的恒星吸引过来而对其进行着不断蚕食。这一发现表明，我们的银河系可能还不是一个进入中年的星系，它也许仍处于形成之中。
　　澳大利亚天文学家7月22日称，他们利用天文望远镜，首先选择宇宙的一小块区域进行测量，测量这块区域中所有星系的亮度，并计算出所有星系中包含的恒星数量，然后再运用这一计算结果，推出在可见整个宇宙中恒星的数量大约为700万亿颗。天文学家认为，这一数字要比以前的估算精确很多。
　　美国国家航空航天局“威尔金森微波各向异性探测器”发回的数据表明，宇宙也许并不像我们以前一直认为的那样是一个无限的空间，它可能是有限的，且形状类似于足球，由12个五边形曲面构成。
　　利用设在法国和智利的天文望远镜，以色列特拉维夫大学的研究人员根据观察到的数据，通过他们发明的一项运算技术发现，一颗绕恒星运转的棕矮星沿轨道运行一周的时间只有30个小时。这是迄今为止发现的轨道运行周期最短的星体，也是目前惟一被发现具有两颗恒星、一颗行星和一颗棕矮星的星系。
　　日本国立天文台和东京大学的联合小组，发现了一颗距离地球330光年、绕HD104985号巨星运行的大行星。这一发现填补了日本国内空白，因为在此之前，尽管人类已经发现了120颗太阳系之外的行星，但其中没有一颗是由日本发现的。
　　此外，日本国立天文台还在距地球40亿至70亿光年的宇宙空间，发现了18颗超新星。这也是世界首次如此集中地成批发现超新星，这一发现有助于确定宇宙的膨胀过程是在加速还是在减速。
　　6月13日，以色列魏兹曼研究院宣称，一个由多国科学家组成的国际物理学研究小组成功“复制”出宇宙大爆炸之后的最初物质，即夸克－胶子等离子体。这项名为“凤凰”的国际研究项目设在美国纽约长岛国家实验室，来自美国、俄罗斯、中国、德国、法国、以色列等12个国家57个研究机构的460名物理学家参加了研究。
　　美国国家航空航天局利用高能太阳分光镜成像卫星拍摄了太阳耀斑的图像，科学家对这些图象分析后发现，太阳耀斑在释放大量能量的同时，还产生反物质，而且这些反物质与正常物质相遇并湮灭的地区与预期的地区不一样。太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动，最大的太阳耀斑释放出的能量，相当于10亿颗100万吨级核弹的威力。研究人员发现，这次太阳耀斑产生了大约半公斤反物质，这个量足以满足全美国两天的动力需求。
　　加拿大和美国科学家首次对围绕星系的暗物质环的大小和形状进行了测量，结果表明，暗物质环的大小是星系中可看到的恒星距离的5倍。该项研究对目前流行的宇宙的“暗物质”模型提供了有力支持。
　　4月，英国粒子物理与天文学研究理事会投资3100万英镑建造的暗物质实验中心正式启动。该实验中心位于英国北约克郡博尔比地区的一个350米深的地下矿井中。实验室安装的两台先进探测器中均装有液态氙或二硫化碳气体，来自宇宙的弱相互作用大质量粒子击中探测器中的液态氙或二硫化碳原子核时，会发出特有的闪光。通过分析这些闪光，科学家就可发现它们的痕迹。其中一台探测器还能判断粒子运动的方向，以便帮助科学家弄清宇宙中大部分的暗物质都集中在哪里。如果这项实验取得成功，将是人类科学史上最伟大的成就之一。
　　7月23日，建在意大利比萨附近的“Virgo”重力探测仪正式投入使用。这个耗资780万欧元的大型科研仪，是为探测相对论中空间－时间扰动产生的极微小的重力波而建立的。欧盟专家希望，重力波研究能为人类打开一扇认识宇宙的新窗口。
　　俄罗斯科学院地磁与无线电传播研究所首次发现，太阳磁暴能改变人体血液黏度、红血球数量、纤维蛋白质浓度和引起血小板聚集等现象，即能改变人体血液物理性质，从而科学地解释了为什么产生太阳磁暴时，许多人会感到身体不适。
　　法国国家科研中心和巴黎居里大学的天文学家研究发现，有一颗太阳系以外的行星正被氢气层团团围绕，氢气层不仅温度高，而且范围大，也就是说，该行星正处于“蒸发”状态。这个发现将可能解释“行星沙漠”的成因，即在宇宙中，距离恒星700万公里以内的范围内是没有行星的。该发现认为，这可能是因为离恒星太近的行星会像“太阳下的雪一样溶化”消失，最后只留下了中心核。

　　其他学科：追古溯今寻根源

　　为加强人类学研究，英国今年10月启动了一项人类社会进化研究工程，目的在于探寻人类语言、宗教等行为的进化史。这项名为“从露西到语言：社会化的脑考古学”的工程将持续7年，由英国国家学术院提供100万英镑的研究资金。“露西”是一具南方古猿阿法种化石的代称，她生活在约350万年前的非洲，不一定是现代人的祖先，但她是从猿到人进化过程中重要的一环。科学家希望弄清自她生存的年代以来，人类是怎样发展出了语言、音乐和宗教崇拜等复杂活动。
　　俄罗斯科学院地球物理研究所的特鲁比钦在计算机模拟的基础上，提出了地球构成新模型假说。该假说认为，当漂移在黏稠液体上、并不断被加热的大陆“坐”在像旋涡一样下降的冷流上时，大陆下会很快形成上升热流。上升的热流将大陆托起，并向另一个下降的冷流方向推动。“坐”在下降冷流上的每一个大陆向更强大的热流方向移动，从而使所有大陆相互靠近，形成了特大大陆。随着时间推移，在特大大陆下又形成新的热流，这一热流又将大陆分裂。这样的循环大约持续了8亿年，在这一复杂变化过程中，大陆不断重新分配热流，推动岩石圈移动。有关专家认为，该模型与著名的板块构造说不矛盾，是对板块构造说的补充和发展。
　　俄罗斯科学院院士、圣彼得堡北极和南极科研所教授孔德拉季亚夫领导的科研小组，在分析了2000年前116个分布在北极的高空气象站、观测船和北极漂浮站记录的大气温度变化异常的数据后得出结论，在高纬度地带不断发生着热能的再分布，因此，从整体上说，最近几十年内地球并没有变暖。
　　以色列希伯来大学物理研究所和加拿大渥太华大学的研究表明，尽管人类活动对全球变暖有重要影响，但造成全球变暖最主要的原因还是宇宙力量。他们研究了过去的宇宙射线（到达地球的恒星爆炸所发出的高能粒子）与长期气候变化（通过测量古代海底化石中氧元素的情况）之间的相互关系，结果显示，在过去的5.5亿年间，当到达地球的宇宙射线流强度处于峰值阶段时，地球表面的温度也相应较低。他们没有找到大气中二氧化碳的数量变化与全球变暖的关系。他们认为，长期来看，宇宙射线占据了气候变化影响因素的75％。这一观点与目前公认的温室效应气体导致全球气候变化大不相同。
　　经过一年多努力，中、法两国研究人员运用先进的计算机技术，联合对距今100多万年前的“郧县人”2号头骨进行了复原研究，测算出“郧县人”的脑量值为1065毫升，接近“北京人”的平均值1075毫升。这为“郧县人”可能处于比较原始的直立人阶段的推测提供了进一步佐证。

　　实用技术：争奇斗艳向明天

　　今春在世界范围内爆发的SARS病毒，引发了全球科学家的研究热情。德国在发现病毒、诊断病毒和抑制病毒等方面做了大量工作。吕贝克大学生物化学研究所的希尔根费尔德教授领导的研究小组，通过对导致感冒的冠状病毒和猪冠状病毒的酶晶体结构进行分析，建立了非典病原体蛋白酶模型，为开发治疗非典病毒药物提供了依据。
　　此外，汉堡ARTUS生物技术公司与伯恩哈德·诺赫热带病研究所的科学家一道，在对破译病毒基因序列研究的基础上，通过酶链反应技术，开发出一种只需2小时就可以确定非典病原体的检测方法。6月，德国法兰克福大学医学病毒研究所的科学家还发现，贝塔干扰素能够有效抑制非典病毒增殖，将甘草皂苷和贝塔干扰素结合使用可达到有效治疗非典的效果。
　　3月12日，南非开始对儿童艾滋病感染率进行研究。此前的一项研究显示，在南非2到14岁的儿童中，艾滋病感染率已达到5.6％。对于如此高的感染率，科学家一直困惑不解，为此，南非医学研究委员会专门组织了这次研究。
　　俄罗斯莫斯科大学生物系霍赫洛夫教授认为，细胞分裂本身不会引起机体老化，而是引起了细胞组织内物质的损伤，这些损伤的物质逐渐积累，导致机体器官和组织功能的破坏，进一步引起整个机体功能减弱，最后导致机体老化。
　　俄罗斯萨拉托夫国家医学大学利用计算机信息技术，首次建立了人体颅骨形状的三维模型。研究认为，为了保护大脑免受外界打击，人体颅骨的形成不是偶然的，它的形状基本上一致，结构也是最合理的。
　　俄罗斯医学科学院心理健康中心发现了能影响人类性格和行为特点的基因。该基因为血清素蛋白质基因中的一种———5－HTTLPR。它有长（L）、短（S）两种存在方式。（LL）和（LS）基因类型携带者性格内向，倾向于我行我素，在社会交往中易被疏远，容易用偏激眼光看待周围世界，行为具有不可预见性，比（SS）基因携带者更难遵守社会规范。
　　据《自然》杂志网站23日报道，美国洛克菲勒大学的科学家从海螺体内提取了一种名为BIO的化合物。在将该化合物注入人类胚胎干细胞后，干细胞的分化便停止了。
　　人类胚胎干细胞是人类胚胎中保留的未成熟细胞，它几乎能分化为所有的人体细胞。因此，科学家一直试图把人类胚胎干细胞培育成不同的人类组织并移植到患者体内。但是，一些尚未解决的技术问题使实现这个目标的难度很大：科学家不清楚控制胚胎干细胞分化的方式。
　　目前，洛克菲勒大学的研究人员已开始利用BIO控制干细胞分化的实验，并已观测到数次受到控制的细胞分裂。此项研究的负责人阿里·布里万卢说，进一步的研究将为科学家“随意”控制干细胞分化带来希望，并有望在组织培育过程中彻底摆脱对老鼠的依赖。这一发现有助于科学家控制干细胞的分化时机，为干细胞疗法的临床应用带来了希望。
　　3月24日，南非工业科学院与南非的一个当地部落“桑族”理事会达成协议，共同分享由一种植物提取的抗肥胖药物专利费，这标志着当代科技与南非传统中草药开始互相融合。目前，从这种植物提取的减肥药物正在欧洲进行人体试验，一旦成功，市场前景巨大。
　　7月，法国巴黎综合技术高等学校压缩物理学实验室与法国Colas道路建设公司利用分形数学模型，研制成功一种高性能降噪墙。这种降噪墙利用声音吸引与声波接触面积成正比的原理，在木质材料中布满不规则的凹陷孔洞和模制出来的尖锥，以扩大墙面与声波的接触面积。新产品有望于2004年初商业化。
　　NEC基础研究所的蔡兆申等人制作出世界首个量子计算逻辑电路，成功重复进行了2位二进制实验。该小组采用氧化铝制成2微米大小的运算单元，在接近绝对零度低温时的超导状态下完成了上述实验。
　　加拿大多伦多大学的特德·沙尔金教授发现了激光的内部工作状况，即当电子进入激光器内部并产生激光束时，电子的分布情况。这一发现能大大削减激光器的制造成本，对光纤电路的形成模式也有极大影响。
　　在即将到来的新一年，人类将在新的研究中迈出更坚实的步伐。
  （科技日报）