125年來，物理學(xué)都取得了哪些突破性進(jìn)展？讓我們一起見證那些非凡的閃光時(shí)刻

1893年，美國物理學(xué)家Edward Nichols在康奈爾大學(xué)創(chuàng)辦了Physical Review（《物理評(píng)論》）期刊，這便是今天包括Physical Review Letters（《物理評(píng)論快報(bào)》）在內(nèi)的物理學(xué)頂級(jí)期刊方陣——Physical Review系列期刊的鼻祖。

今年是Physical Review創(chuàng)刊125周年，為了紀(jì)念這一重要的時(shí)刻，美國物理學(xué)會(huì)（APS）從浩如煙海的論文中遴選出了49項(xiàng)具有里程碑意義的工作，繪制出了一張橫跨百年的時(shí)間表。

今天，我們就一起來回顧物理學(xué)發(fā)展歷程中那些非凡的閃光時(shí)刻。（本文還添加了其它兩篇非常重要但卻被沒有被選出的論文）

1

1913年：測定電子電量

圖片來源：wikimedia commons

1913年，Millikan 通過油滴實(shí)驗(yàn)證明了電荷量不能是連續(xù)值，只能是某個(gè)基本常數(shù)的整數(shù)倍，這就是我們今天所說的“元電荷”。值得一提的是，在當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件下，密立根油滴實(shí)驗(yàn)測得的元電荷數(shù)值與今天公認(rèn)值的誤差不到0.5%。（Millikan榮獲了1923年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

2

1923年：發(fā)現(xiàn)光的粒子性

光究竟是粒子還是波？1923年，Compton散射實(shí)驗(yàn)告訴我們光具有粒子的特性：當(dāng)X射線和伽馬射線被電子散射時(shí)，它們的動(dòng)量減少了，這與經(jīng)典電磁理論相違背，從而證實(shí)了光的粒子性。（Compton榮獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

3

1927年：實(shí)驗(yàn)證明物質(zhì)波的存在

圖片來源：C.DAVISSON AND L.H.GHRMER

德布羅意在理論上預(yù)言了物質(zhì)波的存在，而在實(shí)驗(yàn)上的證實(shí)工作則是由Davisson和Germer 完成的。1927年，他們用電子束轟擊金屬鎳的晶體，觀察到了清晰的干涉圖案，這是物質(zhì)波存在的最好證明。（德布羅意榮獲了1929年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）

4

1931年：不可逆過程相關(guān)理論的提出

Onsager在兩篇論文中提出了描述像熱傳遞這種不可逆過程的普適理論。在這套理論中，Onsager推導(dǎo)了一組應(yīng)用廣泛的“倒易關(guān)系”。例如，他們可以被用于預(yù)測熱電子和自旋電子器件的行為。（Onsager榮獲了1968年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）

5

1932年：氘的發(fā)現(xiàn)

1932年，Urey、Brickwedde和Murphy發(fā)現(xiàn)了一種由一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)中子和一個(gè)電子組成的氫的同位素——氘。隨后在第二次世界大戰(zhàn)中，氧化氘（也就是我們現(xiàn)在所說的重水）被應(yīng)用到核反應(yīng)堆中。如今，氘被廣泛應(yīng)用于核磁共振實(shí)驗(yàn)以及大量的化學(xué)和粒子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)。（Urey榮獲了1934年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。）

6

1933年：發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)

通過觀察宇宙射線中未知粒子在云室中的軌跡，1933年，Anderson發(fā)現(xiàn)了電子的反粒子——正電子。狄拉克曾預(yù)言每一種費(fèi)米子都具有一個(gè)質(zhì)量相同但電荷相反的反粒子，Anderson的發(fā)現(xiàn)為這項(xiàng)預(yù)言提供了第一個(gè)證據(jù)支持。（安德森榮獲了1936年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

7

1935年：EPR佯謬挑戰(zhàn)量子理論

Einstein（愛因斯坦）、Podolsky和Rosen（EPR）構(gòu)造出一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)旨在證明量子力學(xué)和定域?qū)嵲谛蚤g的沖突。后來的實(shí)驗(yàn)通過驗(yàn)證貝爾不等式不成立反而證實(shí)了量子力學(xué)的正確性。EPR在論文中論述了糾纏的性質(zhì)，糾纏現(xiàn)在已經(jīng)成為量子信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)。

8

1935年：量子力學(xué)是完備的嗎？

這是沒有被APS編輯選出的論文之一。1935年10月，Bohr（玻爾）對(duì)EPR的論文進(jìn)行了詳細(xì)的回復(fù)，之后關(guān)于EPR實(shí)驗(yàn)也支持了玻爾的預(yù)期（見36）。但今天有些理論家仍然相信玻爾是錯(cuò)誤的，而愛因斯坦才是正確的。（在那個(gè)年代，關(guān)于量子力學(xué)是否完備，玻爾和愛因斯坦展開了一場世紀(jì)論戰(zhàn)。雖然愛因斯坦一直堅(jiān)信量子力學(xué)是不完備的，但在整個(gè)辯論的過程中，都極大的促進(jìn)了量子力學(xué)的發(fā)展。）

9

1938年：核磁共振的發(fā)現(xiàn)

1938年，Rabi和他的同事發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象，并測量了分子束中的核磁矩。后來，Bloch、Purcell和他的合作者將Rabi的技術(shù)拓展到液體和固體的核研究，最終使核磁共振成像成為可能。（Rabi榮獲了1944年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，Bloch與Prucell榮獲了1952年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）

10

1939年：核裂變液滴模型的提出

在物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)驚人的核裂變現(xiàn)象不到一年之后，1939年，Bohr和Wheeler用液滴模型計(jì)算核裂變參數(shù)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)非常吻合。這一模型的提出對(duì)原子彈和核電的發(fā)展至關(guān)重要。

11

1939年：恒星核反應(yīng)的預(yù)測

1939年，Bethe預(yù)言兩種產(chǎn)物為氦的核反應(yīng)可能是恒星動(dòng)力的來源：氫的聚變和碳-氧-氮循環(huán)。九年后，Bethe、Alpher和Gamow利用最初的宇宙大爆炸模型為宇宙中的元素豐度提出了一種解釋。（Bethe榮獲了1967年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

12

1939：黑洞形成的過程

1939年，在與Bohr和Wheeler提出裂變論文的同一期中，Oppenheimer 和Snyder 首次描述了黑洞形成的過程。當(dāng)然，那個(gè)時(shí)候“黑洞”這一名字并不存在（直到1967年，Wheeler提出黑洞一詞后才普及起來），但Oppenheimer和Snyder 詳盡地的解釋了一顆大質(zhì)量恒星是如何在自身的引力下坍縮，并最終消失在視線之中。但他們的研究并沒有引起重視，不久后Oppenheimer就投入曼哈頓計(jì)劃。

13

1947年：蘭姆位移的發(fā)現(xiàn)

Lamb（蘭姆） 和Retherford測量發(fā)現(xiàn)了狄拉克理論未預(yù)言到的氫原子兩個(gè)能級(jí)之間的微小能級(jí)差，這個(gè)能級(jí)差被稱作“蘭姆移位”。Bethe將蘭姆移位歸因于電子和真空漲落之間的相互作用，并在幾個(gè)月后用一種新的“重整化”方法描述了這種效應(yīng)，為量子電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。（Lamb榮獲了1955年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

14

1948年：量子電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展

Schwinger和Feynman（費(fèi)曼）分別獨(dú)立地提出了他們各自版本的量子電動(dòng)力學(xué)（QED）理論，費(fèi)曼還在論文中引進(jìn)了著名的“費(fèi)曼圖”。后來，Dyson證明了這兩種理論其實(shí)是等價(jià)的。QED提出了很多前所未有的精確預(yù)測，例如電子的反常磁矩等，這些預(yù)言都在后來的實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。（Schwinger和Feynman榮獲了1965年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）

15

1953年：中微子的首次間接探測

1930年，為了解釋原子核在β衰變過程中的能量損失，Pauli假設(shè)存在著一種未知的粒子——中微子。1953年，Reines 和Cowan宣稱他們用放在核反應(yīng)堆旁邊的大水箱探測到了幽靈般的粒子。1956年，他們?cè)凇犊茖W(xué)》雜志發(fā)表了關(guān)于中微子決定性的探測結(jié)果。1960年，他們?cè)凇段锢碓u(píng)論快報(bào)》給出了關(guān)于實(shí)驗(yàn)的完整說明。（Reines榮獲了1995年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）

16

1954年：楊-米爾斯理論的提出

1954年，Yang（楊振寧）和Mills構(gòu)造出可以描述基本粒子行為的場論的數(shù)學(xué)形式。這些楊-米爾斯場成為電弱統(tǒng)一理論和描述夸克行為的量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）中的核心部分。

17

1956年：弱相互作用中發(fā)現(xiàn)宇稱不守恒

很久之前，宇稱守恒一直是物理學(xué)中一個(gè)普適的原則。直到1956年，為了解釋觀測到的奇怪的宇宙射線數(shù)據(jù)，李政道和楊振寧大膽假設(shè)宇稱對(duì)稱性在弱相互作用中被破壞。一年后，吳健雄和她的合作者通過β衰變實(shí)驗(yàn)證明了宇稱守恒被破壞。（李政道和楊振寧榮獲了1957年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）

18

1957年：BCS超導(dǎo)理論的發(fā)展

在超導(dǎo)電性被發(fā)現(xiàn)的近半個(gè)世紀(jì)之后，Bardeen、Cooper和Schrieffer（BCS）提出了解釋超導(dǎo)現(xiàn)象的理論。在這個(gè)理論中，電子配對(duì)并凝聚成一個(gè)單量子態(tài)。BCS理論不僅在凝聚態(tài)物理中有應(yīng)用，其在粒子物理和核物理中BCS理論也發(fā)揮著重要的作用。（BCS榮獲了1972年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

19

1960年：π介子中發(fā)現(xiàn)自發(fā)對(duì)稱性破缺

1960年，Nambu將π介子的微小質(zhì)量和近似對(duì)稱性聯(lián)系起來，獲得了一個(gè)重要的新視角：物理系統(tǒng)的對(duì)稱性可以和組成系統(tǒng)的元素的對(duì)稱性不同。這種“自發(fā)對(duì)稱性破缺”是普遍存在的，例如在磁體和固體中自發(fā)對(duì)稱性破缺就經(jīng)常出現(xiàn)，在希格斯玻色子理論中也存在自發(fā)對(duì)稱性破缺。（Nambu榮獲了2008年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

20

1962年：八重態(tài)模型

Gell-Mann利用八重態(tài)的方法把輕介子和自旋為1/2的重子進(jìn)行分類。這種分類原則依賴于一種近似對(duì)稱性，它最終被三種最輕的夸克的對(duì)稱性所解釋，這三種夸克是上夸克、下夸克和奇異夸克。（Gell-Mann因此榮獲了1969年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

21

1962年：發(fā)現(xiàn)太陽系外的X射線源

為了避免地球大氣對(duì)要探測的X射線的吸收，1962年，Giacconi和他的合作者用火箭把蓋革計(jì)數(shù)器送入太空。令人吃驚的是，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)位于太陽系外的X射線源。Giacconi因此被稱為X射線天文學(xué)之父，他的工作直接促成了使用太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)黑洞和其它射線源發(fā)射的X射線的探測。（Giacconi獲得了2002年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）

22

1963年：光學(xué)相干量子理論的提出

Glauber發(fā)展了描述光線中光子之間關(guān)聯(lián)性的理論。他的突破在于他意識(shí)到由于量子力學(xué)的原因，先抵達(dá)探測器的光子會(huì)影響探測到之后的光子的概率。他的工作證實(shí)了有必要使用新的方法進(jìn)行光學(xué)探測。（Glauber獲得了2005年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

23

1963年：Cabibbo預(yù)言粒子混合

1963年，Cabibbo的理論預(yù)言讓人們意識(shí)到：相同質(zhì)量的夸克并不一定包含相同的味，如上、下、奇異。甚至夸克還可以是不同味的混合體。卡比博的想法解釋了為什么特定粒子的衰變被抑制，同時(shí)也在粒子物理中引入混合的概念。

24

1964年：密度泛函理論的提出

1964年，Hohenberger,、Kohn和Sham建立了密度泛函理論（DFT）。利用密度泛函理論可以相當(dāng)精確地計(jì)算分子和固體材料的性質(zhì)，并且這個(gè)方法大大減小了計(jì)算量。密度泛函理論使用了多電子量子力學(xué)方程的近似解法。Verlet隨后建立了密度泛函理論的經(jīng)典版本，這是一種在計(jì)算機(jī)模擬中解決牛頓方程的數(shù)值方法。1985年， Carr和Parrinello 統(tǒng)一了DFT和Verlet的方法。（Kohn因此獲得了1998年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）

25

1964年：希格斯玻色子的預(yù)言

1964年，Englert和Higgs分別獨(dú)立地給出了解釋基本粒子為什么有質(zhì)量的模型。在他們的理論中需要一種新粒子的存在，也就是我們現(xiàn)在所說的希格斯玻色子。希格斯玻色子是標(biāo)準(zhǔn)模型中非常關(guān)鍵的一環(huán)，在被理論預(yù)言近50年后，它終于在歐洲核子研究中心（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中被發(fā)現(xiàn)。（Englert和Higgs榮獲了2013年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

26

1967年：電弱理論的發(fā)展

1967年，Weinberg提出了一個(gè)關(guān)于電弱相互作用的理論，當(dāng)這個(gè)理論被拓展到包含夸克和強(qiáng)相互作用時(shí)，它就變成了粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。這套理論的最核心部分后來都被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，包括2012年希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)。（Weinberg榮獲1979年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

27

1969年：質(zhì)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探測

1969年，F(xiàn)riedman、Kendall、Taylor和他們的合作者通過電子-質(zhì)子散射實(shí)驗(yàn)給出了質(zhì)子不是基本粒子的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)。數(shù)據(jù)證實(shí)了他們提出的質(zhì)子由更加基本的粒子組成的想法，這些更基本的粒子就是我們現(xiàn)在知道的夸克。（他們因此獲得了1990年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

28

1971年：重整化群理論的提出

Wilson的兩篇論文建立了重整化群理論的基礎(chǔ)，重整化群理論是研究不同長度標(biāo)度下物理性質(zhì)的數(shù)學(xué)工具。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生相變時(shí)，它的關(guān)聯(lián)長度趨于無窮大，重整化群理論正是描述這種關(guān)聯(lián)性的強(qiáng)有力的工具。（Wilson因此獲得了1982年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

29

1972年：氦-3超流性的發(fā)現(xiàn)

1972年，Osheroff、Lee和Richardson觀測到接近絕對(duì)零度的氦-3變成了超流體，這種流體完全沒有粘性。這個(gè)結(jié)果表明像氦-3原子這樣的費(fèi)米子一樣可以具有超流相，這比氦-4的超流相更為復(fù)雜。（他們因此獲得了1996年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

30

1973年：夸克相互作用理論的建立

Gross 和 Wilczek，以及Politzer分別提出了解釋夸克的兩個(gè)看似相互矛盾的觀測結(jié)果的理論：夸克總是被束縛在一起來構(gòu)成其他的粒子，如質(zhì)子或中子；而在一個(gè)復(fù)合粒子中，夸克只是被松散的束縛在一起。（三位發(fā)現(xiàn)者因此獲得了2004年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

31

1974年：粲夸克的發(fā)現(xiàn)

1974年，Ting（丁肇中）和Richter領(lǐng)導(dǎo)的研究小組分別獨(dú)自利用粲-反粲束縛態(tài)發(fā)現(xiàn)了粲夸克，這種束縛態(tài)就是現(xiàn)在的J/ψ介子。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)被稱為“十一月革命”，因?yàn)樗芽淇说母拍顝睦碚摌?gòu)造變成實(shí)驗(yàn)事實(shí)。（丁肇中和Richter因此獲得了1976年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

32

1975年：殼層模型在不穩(wěn)定輕原子核中失效

原子核的殼層模型預(yù)測了最穩(wěn)定的原子核中的中子和質(zhì)子具有特定的“幻數(shù)”。1975年，在CERN進(jìn)行的關(guān)于不穩(wěn)定鈉原子核的研究發(fā)現(xiàn)在中子含量高的原子核中殼層模型失效。

33

1977年：拓?fù)湎嘧兊睦碚摫硎?/span>

Thouless、Kosterlitz和Haldane利用拓?fù)淅碚撁枋隽舜罅抗腆w中奇異的相和相變。他們的工作為描述薄膜中的輸運(yùn)現(xiàn)象和低維量子磁體、超流體和超導(dǎo)體中的奇異行為提供了新的視角。 （他們也因此獲得了2016年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

34

1978年：六角相的預(yù)言

Halperin和Nelson提出二維固體融化中包含一種介于固體和液體之間的中間相，這個(gè)發(fā)現(xiàn)被稱為六角相。六角相在之后的實(shí)驗(yàn)和理論模擬中均得到證明，這說明二維系統(tǒng)的融化和三維系統(tǒng)有著本質(zhì)區(qū)別。

35

1980年：量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

1980年，Von Klitzing、Dorda和Pepper發(fā)現(xiàn)低溫下二維電子氣的霍爾電導(dǎo)隨著外加磁場的增強(qiáng)按照e2/h 整數(shù)倍變化。緊隨著量子霍爾效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)，它是被Tsui、Stormer和Gossard發(fā)現(xiàn)的，分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中激發(fā)了分?jǐn)?shù)電荷。（Von Klitzing因此獲得了1985年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；Tsui和Stormer獲得了1998年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

36

1981年：暴脹理論登場

為了宇宙的均勻性和平坦性等問題，Guth假設(shè)在大爆炸發(fā)生后的不到一秒的時(shí)間內(nèi)，宇宙經(jīng)歷了以指數(shù)方式快速膨脹的過程。這被稱為暴脹理論。

37

1982年：貝爾測試驗(yàn)證量子力學(xué)預(yù)言

量子理論預(yù)言糾纏態(tài)中的粒子之間的關(guān)聯(lián)性超出了經(jīng)典粒子可以達(dá)到的極限。1982年，Aspect和他的合作者通過貝爾測試證實(shí)了這個(gè)預(yù)言。實(shí)驗(yàn)中使用了從一個(gè)原子中發(fā)射的光子對(duì)，結(jié)果是量子理論勝出。值得一提的是，Aspect消除了導(dǎo)致之前實(shí)驗(yàn)失敗的測量儀器之間的相互作用。

38

1982年：掃描隧道顯微鏡的發(fā)明

1982年，Binning、Rohrer和他們的合作者利用原子尺度的針尖測量材料表面微小的隧穿電流來制造掃描隧道顯微鏡。這種探測手段可以掃描出材料表面原子精度的圖像。1986年，Binning、Quate和Gerber發(fā)展了原子力顯微鏡的相關(guān)技術(shù)。（Binning和Rohrer因此獲得了1986年諾貝爾獎(jiǎng)。）

39 

1984年：發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體

Schechtman和他的同事在合金中的重大發(fā)現(xiàn)促使物理學(xué)家重新思考晶體的概念，因?yàn)樵谶@種合金中的原子排列呈現(xiàn)出五重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，并且不具有周期性結(jié)構(gòu)。在后續(xù)的論文中，Levine 和 Steinhardt 把這種原子排列方式稱為準(zhǔn)晶體并解釋了這種結(jié)構(gòu)可以存在的原因。（Schechtman因此獲得了2011年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）

40

1985年：激光冷卻技術(shù)的發(fā)明

Chu（朱棣文）和他的同事利用相向傳播激光束的輻射壓，將原子限制在極度低溫的狀態(tài)下，這種技術(shù)可以在100毫秒內(nèi)將原子溫度降低至幾百毫開爾文。他們冷卻和俘獲原子的技術(shù)提高了原子光譜學(xué)的精度，也促進(jìn)了物質(zhì)的量子相（比如玻色-愛因斯坦凝聚）的研究。（Chu因此獲得了1997年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

41

1986年：計(jì)算機(jī)模擬納維葉—斯托克斯公式

Frisch、Hasslacher 和 Pomeau 提出了一種模擬納維葉—斯托克斯公式的方法，這種方法描述了液體的行為并被運(yùn)用到科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域。他們的方法包含了被稱為“元胞自動(dòng)機(jī)”的虛擬粒子，它們?cè)诹蔷W(wǎng)格上的運(yùn)動(dòng)和液體粒子的運(yùn)動(dòng)相關(guān)。

42

1987年：高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)

Chu（朱經(jīng)武）和他的同事合成了一種被稱為釔鋇銅氧（YBCO）的化合物，這種物質(zhì)在創(chuàng)紀(jì)錄的高溫下（93開爾文）轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體。這么高的轉(zhuǎn)變溫度已經(jīng)可以利用液氮達(dá)到，這使得釔鋇銅氧材料可以在實(shí)際生活中得到應(yīng)用。

43

1988年：發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)

Fert 和 Grunberg 分別發(fā)現(xiàn)他們可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)兩層磁體中的一層來顯著改變兩層磁體之間的電阻。巨磁阻效應(yīng)現(xiàn)在被用于制造硬盤驅(qū)動(dòng)器和自旋電子學(xué)器件，這些裝置可以用電子的自旋而不是電荷來傳遞和儲(chǔ)存信息。（他們因此獲得了2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

44

1992年：利用光子實(shí)現(xiàn)宏觀量子態(tài)

Haroche和他的合作者利用光子和腔內(nèi)的高度激發(fā)的原子相互作用，實(shí)現(xiàn)了宏觀量子疊加態(tài)，也就是我們常說的“薛定諤的貓”態(tài)。利用類似的實(shí)驗(yàn)裝置，該團(tuán)隊(duì)在之后還觀測到了量子退相干——是量子測量的核心手段。（Haroche因此獲得了2012年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）

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1998年：發(fā)現(xiàn)中微子振蕩

1998年，日本的超級(jí)神岡研究人員發(fā)現(xiàn)了μ子中微子可以自發(fā)地轉(zhuǎn)化成τ子中微子的確鑿證據(jù)，反之亦然，這就是中微子“振蕩”。2001年，加拿大的薩德伯里中微子天文臺(tái)探測到了太陽發(fā)出的全部三種中微子，總流量與標(biāo)準(zhǔn)太陽模型的預(yù)言符合得很好，解決了先前觀測到的太陽中微子缺失問題。中微子振蕩意味著中微子具有質(zhì)量，這與粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型不相吻合，對(duì)理論物理和實(shí)驗(yàn)物理而言都有一定的影響。

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2000年：完美透鏡的構(gòu)想

Pendry設(shè)想了一種完美的“超透鏡”，它利用了負(fù)折射率材料，突破了經(jīng)典光學(xué)的衍射極限，放大了倏逝波，使人們可以觀測到物體表面的精細(xì)信息。

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2001年：隨機(jī)圖模型的發(fā)展

Newman、Strogatz和Watts發(fā)展了一種數(shù)學(xué)體系來分析隨機(jī)圖，這對(duì)很多現(xiàn)實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)，例如流行病的傳播、人際社交網(wǎng)絡(luò)等，都是很好的模型。他們的這種模型比以往的方法更具有普適性，拓展了隨機(jī)圖理論的適用范圍。

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2006年：第118號(hào)元素的合成

2002年，俄羅斯杜布納核研究聯(lián)合研究所的科學(xué)家找到了一種具有118個(gè)質(zhì)子的超重化學(xué)元素的線索。2006年，經(jīng)歷了一系列的實(shí)驗(yàn)最終確定了該元素是蘇的存在。至此，元素周期表第七周期被全部填滿。第118號(hào)元素最終被命名為Oganesson，以紀(jì)念其發(fā)現(xiàn)者之一。

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2007年：三維拓?fù)浣^緣體的預(yù)言

Fu（傅亮）和Kane預(yù)言了三維拓?fù)浣^緣體——一種具有導(dǎo)電表面態(tài)的奇異絕緣體——即便存在雜質(zhì)或缺陷也能保持穩(wěn)定。在他們的預(yù)言之前，拓?fù)浣^緣體只存在于二維體系中，他們的研究表明這種神奇的性質(zhì)可能存在于更多種類的材料中。

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2015年：在固體中發(fā)現(xiàn)外爾費(fèi)米子

1929年，德國科學(xué)家Weyl（外爾）在理論上預(yù)言存在一種具有“手征性”的無質(zhì)量費(fèi)米子，即“外爾費(fèi)米子”。然而，物理學(xué)家從沒有發(fā)現(xiàn)任何一種基本粒子符合這種性質(zhì)。2015年，中科院物理所研究團(tuán)隊(duì)在TaAs中最終發(fā)現(xiàn)了類似于外爾費(fèi)米子的凝聚態(tài)物質(zhì)，該項(xiàng)研究從理論預(yù)言、樣品制備、到實(shí)驗(yàn)觀測的全過程，都由我國科學(xué)家獨(dú)立完成。

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2016年：引力波的發(fā)現(xiàn)

激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）首次探測到了兩個(gè)黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號(hào)，這是愛因斯坦廣義相對(duì)論的最后一個(gè)預(yù)言。引力波的發(fā)現(xiàn)開啟了引力波天文學(xué)的新時(shí)代，并于2017年觀測到雙中子星合并的引力波信號(hào)。對(duì)引力波的發(fā)現(xiàn)做出重大貢獻(xiàn)的Rainer Weiss、Kip Thorne和Barry Barish獲得了2017年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。