物理学领域在年收获颇丰，从量子通讯到暗物质探索，人类在迈向未来的步伐越来越快。12月17日，美国物理学会旗下的Physics网站发布《年度高光时刻》，除了前面提到的发现，今年10家物理学科研故事还包括石墨烯超导体的发现、国际单位制的重大变革等，前瞻网将为您一一介绍：

1、石墨烯：超导体家族的新成员

今年3月5日，《自然》连发2篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文，揭秘了石墨烯在没有电阻的情况下导电的方法，破解了困扰物理学界年的世界难题。曹原也因此被《自然》称作是“石墨烯的驾驭者”。

（图片来源于Physics）

他的团队发现，通过堆叠具有小扭曲角的两个石墨烯片中二维超晶格，产生一种全新的电子态——超导态。当旋转角度小到魔角时(1.05°)，扭曲的双层石墨烯中垂直堆叠的原子区域会形成窄电子能带，电子相互作用效应增项，从而产生非导电的Mott绝缘态。在Mott绝缘态情况下加入少量电荷载流子，就可以成功转变为超导态。

如汞这类简单金属的“传统”超导性可以用“巴登-库珀-施里弗”(BCS)理论来解释，也就是电子配对要归功于声子介导的相互吸引作用。但在大多数人看来，这种理论无法解释复杂材料的超导现象，尤其是高温超导。例如，BCS成功预测了电子动量各向同性的超导隙，这种情况被称为“s波”，但在许多高温超导体中，出现的都是较低对称性的“d波”隙。

而石墨烯从Mott绝缘体到超导体的转变，表明其具有和高温超导体(高Tc)类似的非常规超导电性，或许可以帮助研究人员完善高温超导理论。

此外，加州大学圣巴巴拉分校的许岑可(音译)和巴伦思(LeonBalents)预测，扭曲石墨烯中的超导电性不仅是非常规的，而且是拓扑的，这是某些量子计算方案感兴趣的性质。

2、“上帝粒子”和最重夸克的亲密关系

在6月的欧洲大型强子对撞机(LHC)实验中，科学家们取得重大突破，他们首次观测到希格斯玻色子(Higgsboson)与最重粒子“顶夸克(TopQuark)”同时在极大能量下生成的情况，了结了物理学家对两者如何互动的疑问。

根据粒子物理学的标准模型，基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。年，欧洲科学家证实了希格斯玻色子的存在，则希格斯场应该也存在，而希格斯机制也可被确认为基本无误。然而，在此之前，科学家却一直找不到希格斯玻色子与最重夸克顶夸克互动的案例。美国国家费米加速实验室学者麦克布莱德(PattyMcBride)表示：“按理说，作为‘质量赋予者(giverofmass)’，希格斯玻色子应该非常‘喜欢’顶夸克才对。”

这次的实验结果证实了科学家之前的预测，即在非常稀少的情况下希格斯玻色子会与顶夸克同时生成。在LHC质子对撞实验中，每次实验碰撞超过个质子对，有万分之一的几率同时生成希格斯玻色子与顶夸克。这个结果解释了万物是如何被赋予质量的，也是我们存在的根本原因。

3、暗物质新发现

今年的暗物质领域可谓发生了剧变——对WIMP粒子理论的探究结果令人失望，替代理论借机抢占科学头条。作为替代理论之一，太初黑洞(原生黑洞)一度得到大量的

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