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上海交大2项成果入选《科技导报》2016年度中国十大科学进展[图]
[发布时间]: 2017年02月21日
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[责任编辑]: 孙佳

日前,由《科技导报》编辑部从国内外重要科技期刊和科技新闻媒体所报道的中国科技成果中,按科学、技术、工程3个类别,遴选、推荐候选条目,经《科技导报》编委、审稿人等专家通信评选,推选出2016年度中国重大科学、技术、工程进展30项。在2016年度中国重大科学进展10项中,上海交通大学2项成果入选,分别是实验证实马约拉纳费米子的存在、PandaX-II实验对暗物质粒子特性给出迄今最强的限制。  

同时入选2016年度中国十大科学进展的还有:精子RNA可做为记忆载体将获得性性状跨代遗传;构建出世界上首个非人类灵长类自闭症模型;提出基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法;首次在原子尺度揭示水的核量子效应;揭示RNA剪接的关键分子机制;揭示水稻产量性杂种优势的分子遗传机制;在玻色-爱因斯坦凝聚态中实现来自二维自旋-轨道耦合;揭示胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理。  

实验证实马约拉纳费米子的存在

马约拉纳费米子是一种与其反粒子完全相同的特殊费米子,它不仅关系到超对称理论和暗物质,而且是拓扑量子比特的最优载体,在量子计算领域有巨大应用前景,一直是物理学界的研究热点。2012年,上海交通大学物理与天文系贾金锋研究组首先采用创新的设计和材料生长方法,制备出了自然界中不存在的拓扑超导材料,即马约拉纳费米子的载体。最新的理论预言凝聚态中的马约拉纳零能模(即马约拉纳费米子)可诱导产生自旋选择性Andreev反射(SSAR),这种新奇的磁特性可以用来探测马约拉纳零能模。  

贾金峰在实验室捕获马约拉纳费米子

在前期工作的基础上,贾金锋研究组与南京大学物理学院李绍春以及浙江大学物理学系张富春等合作,采用自旋极化扫描隧道显微镜/谱,探测了人造拓扑超导体Bi2Te3/NbSe2异质结中由马约拉纳零能模产生的SSAR。观测结果显示,当扫描隧道显微镜的针尖极化与外部磁场方向一致时,量子涡旋中心隧道微分电导的零能峰要明显高于方向不一致的情况。这种自旋依赖性隧道效应提供了马约拉纳零能模的直接证据,揭示了其零能量模态之外的磁特性。该工作在实验上确定性证实马约拉纳零能模的存在,还提供了一个识别和调控的方法,使马约拉纳零能模在拓扑量子计算方面的应用成为可能。相关研究结果发表在2016年6月24日《Physical Review Letters》[116(25): 257003]。

PandaX-II 实验对暗物质粒子特性给出迄今最强的限制

暗物质是宇宙中不参与“电磁”和“强”相互作用的全新未知物质,是普通物质的5倍多。揭开暗物质微观粒子本质是21世纪物理与天文学最重要的科学目标之一。根据目前的主流理论,暗物质很可能是一种超出粒子物理标准模型的“弱相互作用重粒子”。30年来,国际上多个实验团队在深部地下实验室对这类暗物质开展了直接探测,并通过不断提高探测灵敏度来逐步逼近预言的暗物质粒子存在的参数空间。  

500kg级液氙探测器

上海交通大学季向东和刘江来领导的PandaX-II合作组成功研制了目前国际上正在运行中的最大规模的、500kg级的“ 二相型”液氙暗物质探测器,实现了同类仪器中的最高探测效率和最低噪声水平。PandaXII探测器于2016年3月开始在四川凉山地区世界最深的中国锦屏地下实验室运行并采集数据。在首个运行期33000kg·d的国际最大曝光量下,得到了暗物质与质子和中子的散射截面小于2.5×10-46cm2的最强限制,以高置信度排除了暗物质粒子与普通物质通过传递标准模型粒子相互作用的可能性。相关研究结果以封面文章的形式发表在2016年9月16日《Physical Review Letters》[117(12): 121303]。

相关阅读2016年中国重大科学、技术和工程进展(科学篇)

 

[作者]: 思源 
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