2020年科學(xué)事件盤點(diǎn) ：大型對(duì)撞機(jī)夢(mèng)想升級(jí)

“隼鳥2號(hào)”探測(cè)小行星“龍宮”(藝術(shù)圖)。圖片來源：JAXA官網(wǎng)

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)將于2021年5月重啟。圖片來源：歐洲核子研究中心官網(wǎng)

2019年即將過去，我們除了總結(jié)過去一年的悲歡得失，也應(yīng)抬頭遠(yuǎn)眺新一年的星辰大海?！蹲匀弧冯s志網(wǎng)站近日為我們梳理了2020年科學(xué)領(lǐng)域值得期待的大事件。包括中國的嫦娥五號(hào)執(zhí)行月表采樣返回任務(wù)、“火星一號(hào)”等多款探測(cè)器相繼奔赴火星、大型對(duì)撞機(jī)夢(mèng)想升級(jí)等。

宇宙探索精彩紛呈

火星距離地球最近點(diǎn)5500多萬公里，最遠(yuǎn)點(diǎn)超過4億多公里。“火星沖日”每隔約26個(gè)月發(fā)生一次，在此期間地球與火星距離較近，可用較小花費(fèi)和較短時(shí)間將探測(cè)器送往火星，而最近的“火星沖日”在2020年7月。有鑒于此，中美歐爭(zhēng)先恐后于2020年發(fā)射航天器登陸火星，40多億年來一直“寂寞沙洲冷”的火星也將變得熱鬧非凡。

美國國家航空航天局(NASA)將于夏天發(fā)射“火星2020”火星車，在火星上采集并存儲(chǔ)巖石樣本，留待未來的任務(wù)帶回地球，與它一起到達(dá)的是一款小型可拆卸無人直升機(jī)。中國首臺(tái)火星探測(cè)器“火星一號(hào)”也將于2020年擇機(jī)發(fā)射，計(jì)劃2021年降落火星。如果可以解決著陸降落傘的問題，歐洲航天局(ESA)的“羅薩琳德·富蘭克林”火星車將搭載俄羅斯火箭升空，它將利用一個(gè)能鉆探到地表以下兩米深處的鉆頭提取未受強(qiáng)烈輻射的物質(zhì)，這種物質(zhì)中或許含有火星上曾存在生命的證據(jù)。阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國也計(jì)劃朝火星發(fā)射一臺(tái)軌道器，這將是阿拉伯國家的首個(gè)火星飛行任務(wù)。

此外，嫦娥五號(hào)將于2020年執(zhí)行月面采樣返回任務(wù);日本“隼鳥2號(hào)”將把從小行星“龍宮”上采集的樣本送回地球;NASA的“源光譜釋義資源安全風(fēng)化層辨認(rèn)探測(cè)器”則會(huì)從小行星“貝努”上“咬下”一塊樣本。

2019年，科學(xué)家借助事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)成功拍攝到首張黑洞照片，舉世轟動(dòng)。但這只是故事的開始!EHT合作組今年有望發(fā)布有關(guān)銀河系中央超大質(zhì)量黑洞“人馬座A*”的新結(jié)果。ESA的“蓋亞”探測(cè)器也將更新銀河系三維圖譜，讓科學(xué)家更好地了解銀河系的結(jié)構(gòu)和演化歷程。引力波天文學(xué)家也將公布2019年觀察到的宇宙撞擊數(shù)據(jù)，包括黑洞間的并和，以及以前未曾觀察到的黑洞與恒星之間的碰撞。

大型對(duì)撞機(jī)夢(mèng)想升級(jí)

歐洲核子研究中心(CERN)希望2020年能為未來的巨型對(duì)撞機(jī)籌集到資金。這個(gè)全球最大的粒子物理實(shí)驗(yàn)室將于2020年5月在布達(dá)佩斯召開理事會(huì)特別會(huì)議，討論決定歐洲粒子物理戰(zhàn)略規(guī)劃的更新事宜，巨型對(duì)撞機(jī)是其中一部分。

CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)是目前世界上最強(qiáng)大的對(duì)撞機(jī)，全長(zhǎng)27公里。CERN希望更上一層樓，建造一臺(tái)100公里長(zhǎng)的對(duì)撞機(jī)，長(zhǎng)度接近LHC的4倍，能量更是LHC的6倍多，成本可能高達(dá)234億美元。

美國費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室將在2020年公布“繆子g-2”實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，無數(shù)科學(xué)家對(duì)此翹首以盼。該實(shí)驗(yàn)旨在對(duì)繆子(電子更重的“表親”)在磁場(chǎng)中的行為進(jìn)行高精度測(cè)量。物理學(xué)家希望能發(fā)現(xiàn)小小的異?，F(xiàn)象，揭示出以前未知的基本粒子，從而拉開新物理學(xué)的序幕。

阻止氣候變暖迎來關(guān)鍵時(shí)刻

2020年8月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)將發(fā)布一份針對(duì)地球工程科學(xué)和技術(shù)的重要報(bào)告。地球工程方法旨在應(yīng)對(duì)氣候變化，相關(guān)措施包括減少大氣中的二氧化碳，阻擋陽光等。國際海底管理局也將于2020年發(fā)布相關(guān)法規(guī)，使海底開采成為可能，但科學(xué)家擔(dān)心這種做法會(huì)破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)，甚至對(duì)已飽受重創(chuàng)的環(huán)境帶來災(zāi)難性影響。

第26屆聯(lián)合國氣候變化大會(huì)(COP26)將于2020年11月在英國格拉斯哥拉開帷幕，這次會(huì)議將是自2015年《巴黎協(xié)定》簽署以來最重要的氣候變化會(huì)議。屆時(shí)，各國必須提出減少本國溫室氣體排放的新目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》設(shè)定的目標(biāo)—即到2100年將全球升溫控制在工業(yè)化前水平2攝氏度內(nèi)。目前，大多數(shù)國家在兌現(xiàn)承諾方面的表現(xiàn)差強(qiáng)人意。

新一輪美國總統(tǒng)選舉將于2020年11月舉行，誰將入主白宮?誰將掌控國會(huì)?結(jié)果可能會(huì)對(duì)科學(xué)尤其是氣候科學(xué)產(chǎn)生重大影響。

生物健康領(lǐng)域爭(zhēng)議與進(jìn)展齊飛

在新一年里，科學(xué)家除了關(guān)注星辰大海，也不會(huì)忽視事關(guān)人類健康的領(lǐng)域。

今年7月，日本政府批準(zhǔn)了首個(gè)申請(qǐng)利用動(dòng)物培育人類器官的項(xiàng)目——利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)在實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)培育人類胰臟，這一項(xiàng)目旨在確認(rèn)利用相關(guān)技術(shù)能否在動(dòng)物體內(nèi)正常生長(zhǎng)出人類器官，以便將來用于移植。盡管這一研究已獲批，但仍引起廣泛爭(zhēng)議。有研究人員認(rèn)為，異種移植仍需克服來自道德倫理和技術(shù)上的巨大障礙，在實(shí)驗(yàn)室中培育的“類器官”可能更安全、更有效。

在對(duì)抗傳染病等方面，在印度尼西亞日惹市，針對(duì)借助沃爾巴克氏菌對(duì)抗登革熱傳播的技術(shù)開展的重大測(cè)試將得出結(jié)論。世界衛(wèi)生組織也希望到2020年消除昏睡病。

另外，合成生物學(xué)家旨在從頭構(gòu)建面包酵母的“合成酵母2.0”項(xiàng)目將于2020年完成，研究人員希望，經(jīng)過遺傳改造的酵母細(xì)胞可讓科學(xué)家更靈活高效地制造出多種產(chǎn)品，從生物燃料到藥物，不一而足。

能源行業(yè)新秀輩出

2020年，能源領(lǐng)域也將取得不少新成果：最值得期待的是鈣鈦礦太陽能電池。與目前大多數(shù)電池板使用的硅相比，鈣鈦礦吸光效率更高、成本更低且制造工藝更簡(jiǎn)單。因此，鈣鈦礦太陽能電池已成為行業(yè)“新寵”，不少公司計(jì)劃于2020年開始銷售這種電池。此外，在2020年7月的東京奧運(yùn)會(huì)上，豐田汽車公司有望發(fā)布首款固態(tài)電池動(dòng)力汽車原型，這種電池用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)電池內(nèi)的液態(tài)電解質(zhì)，在過度充電等異常情況下，液態(tài)電解質(zhì)電池容易發(fā)熱，造成自燃甚至爆炸相比在提高電池能量密度的同時(shí)，還能解決安全性問題。

超導(dǎo)專家也將在2020年迎來重大突破。他們一直希望研制出能在室溫下工作的超導(dǎo)體。他們相信，這種超導(dǎo)體一旦問世，將徹底改變電力的傳輸方式，并節(jié)省大量能源。2018年，一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在極高壓力下，“超氫化鑭”可在零下23攝氏度表現(xiàn)出超導(dǎo)性，朝室溫超導(dǎo)體邁進(jìn)了一大步。研究人員計(jì)劃2020年再接再厲，合成出超氫化釔，這一材料有望在53攝氏度實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。

從浩淼的銀河系到微塵般的酵母、從龐大的巨型對(duì)撞機(jī)到小小的固態(tài)電池;從消滅登革熱的小心愿到遏制氣候變暖的大愿景……無不凝聚著科學(xué)家們的心血。

諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者、俄羅斯科學(xué)家伊萬·彼德羅維奇·巴甫洛夫曾說：“感謝科學(xué)，它不僅使生命充滿快樂和歡欣，并且給生活以支柱和自尊心。”對(duì)于2020年即將發(fā)生的這些科學(xué)事件，我們心懷感恩的同時(shí)充滿期待。(記者 劉霞)

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