原始双缝实验艺术图。图片来源：英国《自然》杂志网站
这一实验原本涉及光通过空间中的一对“狭缝”的衍射，但新研究表明，使用双缝在时间上实现等效效果是可能的。伦敦帝国理工学院研究团队在实验中用到了氧化铟锡薄膜，在飞秒这样超快的时间尺度上，这种材料的反射率会被激光改变，为光创造出“狭缝”。研究人员通过快速连续两次打开和关闭半导体镜的反射率并沿着从镜反射的光的频谱记录干涉条纹，实现了这一目标。他们的实验发现，干扰发生在不同频率的波之间，而不是不同的空间位置之间。
这项成果未来或有多种应用，例如用于信号处理和通信或光计算的光开关。
04
国际团队公布引力波背景辐射划时代发现
如果将引力波背景比喻成古老而神秘的歌声，那么“合唱团”每天都在以不同的频率演出。现在，通过对脉冲星的监测，科学家终于听到了歌声，换句话说，拿到了引力波背景的第一个证据。
经过15年的数据收集，今年6月，科学家们第一次“聆听”到了在宇宙中荡漾着的引力波永恒合唱，声音比预期要大得多。这是针对引力波背景的划时代重大发现。
一对超大质量黑洞（左上）发射出引力波，在时空结构中荡漾（艺术想象图）。图片来源：北美纳赫兹引力波天文台
引力波背景辐射是由许多不同的引力波源叠加而成的，它们的频率和强度都不相同，但都很低，它们应该存在于我们周围，并可能会告诉我们它恒久隐藏着的重要信息。但遗憾的是，关于其存在和组成，一直只是理论化的产物。
6月发表在《天体物理学杂志快报》上的一系列新论文中，科学家报告了他们的成果。此次探测到的引力波背景最可能的来源是陷入“死亡螺旋”的一对超大质量黑洞。这些黑洞庞大到能达到数十亿个太阳质量。由于几乎所有星系，包括银河系中心都盘踞着这样一个黑洞怪物。因此当两个星系合并时，它们的超大质量黑洞会相遇并开始相互绕转。一旦两个黑洞足够接近，就有可能被脉冲星计时阵列观测到。
北美纳赫兹引力波天文台团队表示，目前他们还只能测量整体引力波背景，而不能测量单个“歌手”或“乐器”的辐射。即便如此，也足以令整个天文物理学界惊喜，因为“引力波背景的声音大约是预期的两倍”。美国耶鲁大学助理教授明加雷利称，这是人们能从超大质量黑洞中创建的模型的上限。
05
单原子X射线信号首次探到
让材料检测方式发生历史性突破，并不是仅仅依靠设备升级就可以，科学家们需要从原子水平进行革新。
6月，来自美国俄亥俄大学、阿贡国家实验室、伊利诺伊大学芝加哥分校等的科学家，首次拍摄到了单原子X射线信号，这一突破性的成就有望彻底改变人们检测材料的方法。
单原子X射线首次探到的实验示意图。图片来源：物理学家组织网
因为单个原子产生的X射线信号极其微弱，传统探测器的灵敏度不足以检测到它。为解决这个问题，该团队在传统的X射线探测器上添加了一个锋利的金属尖端，该探测器放置在待研究样品上方仅1纳米处。当锐利的尖端在样品表面移动时，电子穿过尖端和样品之间的空间产生电流，这本质上检测到每个元素独特的“指纹”，从而使该研究人员将扫描隧道显微镜的超高空间分辨率与强X射线照明提供的化学灵敏度结合了起来。
06
人类Y染色体组装与分析完成
这是第一个真正完整的人类Y染色体序列，也是最后一个被完全测序的人类染色体。
《自然》杂志8月发表的两篇论文公布了人类Y染色体的组装和分析。这项全球100多名科学家参与的研究，填补了当前Y染色体参考的诸多空白，带来了对不同人群演化和变异的见解。
