【今日視點(diǎn)】
◎記者張夢(mèng)然
12月8日，美國(guó)《物理世界》雜志公布了2022年度十大突破，涵括從量子、醫(yī)學(xué)化學(xué)學(xué)、天文學(xué)到匯聚態(tài)物質(zhì)等各個(gè)方面。這十項(xiàng)突破是由《物理世界》編輯小組從去年該刊物網(wǎng)站上發(fā)布的囊括數(shù)學(xué)學(xué)所有領(lǐng)域的數(shù)百項(xiàng)研究中精選下來(lái)的。中國(guó)兩個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)因超冷多原子分子研究和未來(lái)半導(dǎo)體發(fā)覺(jué)上榜。
開(kāi)創(chuàng)超冷物理新紀(jì)元
中國(guó)科技學(xué)院的潘建偉、趙博和日本耶魯學(xué)院的約翰·道爾等科學(xué)家創(chuàng)造了第一個(gè)超冷多原子分子。
30多年來(lái)，雖然化學(xué)學(xué)家仍然在努力將原子冷卻到接近絕對(duì)零度，但是在2000年代中期造出了第一個(gè)超冷雙原子分子，但制造包含3個(gè)或更多原子的超冷分子的目標(biāo)仍然很難實(shí)現(xiàn)。
中國(guó)科技學(xué)院和耶魯團(tuán)隊(duì)使用不同且互補(bǔ)的技術(shù)，分別制做了220nK（納開(kāi)氏度）的3原子鈉鉀分子樣品和110μK（微開(kāi)氏度）的氫氧化鈉樣品。她們的成就為數(shù)學(xué)學(xué)和物理的新研究鋪平了公路，超冷物理反應(yīng)的研究、量子模擬的新方式以及基礎(chǔ)科學(xué)的測(cè)試都得益于這種多原子分子平臺(tái)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告初中八上電子書，使其更容易實(shí)現(xiàn)。
觀察中學(xué)子
日本達(dá)姆施塔特技術(shù)學(xué)院核化學(xué)研究所的梅塔爾·杜爾和合作組織的成員，觀察了中學(xué)子并證明了不帶電的核物質(zhì)的存在。
中學(xué)子是通過(guò)在液態(tài)氫靶上發(fā)射氦8原子核而形成的。碰撞可將一個(gè)氦8原子核分裂成一個(gè)α粒子（兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子）和一個(gè)中學(xué)子。通過(guò)測(cè)量反沖的α粒子和氫原子核，團(tuán)隊(duì)估算出這四個(gè)中子以未結(jié)合的中學(xué)子狀態(tài)存在的時(shí)間僅為10^-22秒。觀察結(jié)果的統(tǒng)計(jì)明顯性小于5σ，超過(guò)了粒子化學(xué)學(xué)發(fā)覺(jué)的門檻。
超高效發(fā)電
日本麻省理工大學(xué)和國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研究人員建立了效率超過(guò)40%的熱光伏（TPV）電板。
新型TPV電瓶是首款將紅外光轉(zhuǎn)化為電能的固態(tài)熱力底盤，比基于渦輪的發(fā)電機(jī)更有效，而且它可在各類可能的熱源下運(yùn)行。該設(shè)備可成為更清潔、更環(huán)保的電網(wǎng)的重要組成部份，以及對(duì)可見(jiàn)光太陽(yáng)能光伏電瓶的補(bǔ)充。
最快的光電開(kāi)關(guān)
美國(guó)馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所和法蘭克福學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，定義和探求了化學(xué)設(shè)備中光電開(kāi)關(guān)的“速度限制”。
該團(tuán)隊(duì)使用僅持續(xù)1皮秒（10^-15秒）的激光脈沖以實(shí)現(xiàn)每秒運(yùn)行1000萬(wàn)億次（1拍赫茲）開(kāi)關(guān)所需的速率，將介電材料樣品從絕緣狀態(tài)切換為導(dǎo)電狀態(tài)。
打開(kāi)宇宙的新窗口
新加坡國(guó)家民航航天局（NASA）、加拿大航天局和意大利空間局公布了詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）拍攝的第一張圖片。
經(jīng)過(guò)多年的延誤和成本下降，價(jià)值100億港元的JWST于2021年12月25日發(fā)射。JWST的第一張圖片是由英國(guó)首相拜登在白宮的一次非常活動(dòng)中公布的，隨后還發(fā)布了許多令人眼花繚亂的圖片。
首次用于人體的FLASH質(zhì)子醫(yī)治
日本格拉斯哥學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)旨在于FAST-01試驗(yàn)，以進(jìn)行FLASH手術(shù)的首次臨床試驗(yàn)和FLASH質(zhì)子醫(yī)治的首次人體使用。
FLASH手術(shù)是一種新興的診治技術(shù)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告初中八上電子書，它以超高劑量率進(jìn)行幅射，這些方式被覺(jué)得可保護(hù)健康組織，同時(shí)仍能有效殺害癌細(xì)胞。使用質(zhì)子提供超高劑量率幅射可醫(yī)治坐落身體深處的病變。
研究表明FLASH質(zhì)子療法在減輕瘙癢方面與傳統(tǒng)放射療法一樣有效，但是不會(huì)造成意想不到的副作用。
建立光傳輸和吸收
法國(guó)維也納技術(shù)學(xué)院和美國(guó)雷恩學(xué)院團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種抗反射結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)物理優(yōu)化以匹配波從物體前表面反射的形式。將這些結(jié)構(gòu)放置在隨機(jī)無(wú)序的介質(zhì)上面可完全去除反射，并使物體對(duì)所有入射光波都是半透明的。
與此類似，以色列耶路撒冷希伯來(lái)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究，開(kāi)發(fā)了一種基于一組穿衣鏡和透鏡的相干完美吸收器，可將入射光捕獲在空腔內(nèi)。因?yàn)榫_估算的干涉效應(yīng)，入射光束與穿衣鏡之間反射回去的光束發(fā)生干涉，使反射光束幾乎完全消失。
季軍半導(dǎo)體：立方砷化硼
兩個(gè)獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)——一個(gè)由英國(guó)麻省理工大學(xué)的陳剛和芝加哥學(xué)院的任志鋒領(lǐng)導(dǎo)；另一個(gè)由中國(guó)國(guó)家納米科學(xué)中心的劉新風(fēng)和芝加哥學(xué)院的包吉明、任志鋒領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)覺(jué)立方砷化硼是科學(xué)界已知的最好的半導(dǎo)體之一。
這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，與構(gòu)成現(xiàn)代電子產(chǎn)品基礎(chǔ)的硅等半導(dǎo)體相比，該材料的小而純區(qū)域具有更高的熱導(dǎo)率和空穴遷移率。硅的低空穴遷移率限制了硅元件的運(yùn)行速率，而其低導(dǎo)熱性會(huì)造成電子元件過(guò)熱。
改變小行星的軌道
NASA和約翰斯·霍普金斯學(xué)院應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)成功改變小行星的軌道，首次展示了“動(dòng)能撞擊”。
雙小行星重定向測(cè)試（DART）飛船于2021年11月發(fā)射，是有史以來(lái)首次執(zhí)行調(diào)查小行星動(dòng)力學(xué)影響的任務(wù)。DART在9月以大概6公里/秒的速率成功撞擊了小行星迪莫弗斯。幾天后，NASA否認(rèn)DART成功地將迪莫弗斯的軌道周期改變了32分鐘——將其從11小時(shí)55分鐘減短到11小時(shí)23分鐘。
測(cè)量引力的阿哈羅諾夫—玻姆效應(yīng)
日本哈佛學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)測(cè)量了引力的阿哈羅諾夫—玻姆效應(yīng)。
該團(tuán)隊(duì)將原子分成兩組，每組相距約25分米，其中一組與大質(zhì)量物質(zhì)發(fā)生引力互相作用。當(dāng)重新組合時(shí)，原子顯示出與引力的阿哈羅諾夫—玻姆效應(yīng)一致的干涉。該效應(yīng)可用于以特別高的精度確定牛頓的萬(wàn)有引力常數(shù)。