物理学重大突破新闻 2020年度物理学十大亮点事件

美国物理学会旗下的专业科普网站Https://physics.aps.org/,评选出了今年物理领域的十大事件，以此向来年致敬。

物理学家和新冠肺炎打交道

对整个世界来说，这一流行病是一个巨大的挑战。许多领域的物理学家致力于模拟疾病传播和设计医疗设备。

一个研究小组帮助模拟了“家庭秩序”的影响，并影响了伊利诺伊州政府的反应。不幸的是，他们的统计预测结果过于乐观，因为人们普遍蔑视隔离——这种洞察力可以帮助研究人员建立一个更现实的对抗病毒的模型。

心理健康

今年，物理网站的“观点”页面得到了极大的扩展——研究人员可以在这些页面中分享他们对影响物理界的一些问题的看法。

我们最喜欢的“观点”文章是心理健康倡导者写的一系列文章。这些文章涵盖了坦诚交谈对打破精神疾病污名的重要性、物理学中的团体支持精神疾病患者的必要性以及论文中公布的各种指数排名对大学教师造成的心理负担等话题。

“现在，隔离生活和种族不公正是我们集体意识的首要问题。我们比以往任何时候都更需要它...记住，我们并不孤单。”乔治亚理工学院的安德里亚·威尔士写道。

暗物质的微妙迹象？

来自XENON1T实验的一个无法解释的信号，必将成为2020年暗物质研究的最大浪潮。探测器记录的闪光可能预示着物理学的一个新领域，但信号还没有达到物理学新发现的5个标准差的阈值，研究人员还没有完全排除信号起源于普通因素的可能性。然而，理论物理学家对新闻反应迅速，探索了各种可能性，包括外国中微子和不同类型的暗物质粒子。

量子网络展望

许多研究小组测试了几十英里外的量子网络，但量子互联网需要更大的量子网络和量子中继器。

量子中继器是一种专门设计的装置，可以读取和重新发射量子态而不破坏叠加态。然而，要使量子中继器技术足够成熟并得到应用，还需要更多的研究。正如美国量子技术领导人在一系列文章中所讨论的，除了这种硬件之外，社会和技术的其他发展对开发量子潜力也非常重要。

发现LIGO和处女座

历史上最重要的合并

就在引力波探测到黑洞合并的时候，似乎我们空已经司空见惯了，LIGO和处女座的合作组织在同一事件中获得了两项令人瞩目的第一记录。

研究人员报告说，他们发现了一对黑洞的合并，它们的质量分别是太阳质量的65倍和85倍。由于这次合并事件，产生了一个新的黑洞，其质量是太阳的142倍，这是唯一已知的“中等质量黑洞”的例子。

此外，合并前两个黑洞中较重的黑洞也是探测到的黑洞中的第一个。根据目前恒星黑洞形成的理论，其质量属于禁区。

两个合作组织报道的另一个反常的合并事件，是两个质量极度不对称的黑洞之间的合并事件，就像一个又小又高的喜剧搭档“劳雷尔和哈代”。

令人兴奋的镍基超导体

几十年来，研究人员一直在努力寻找类似氧化铜超导体或铜酸盐的材料，但直到2019年才实现目标。

“为什么要等这么久？”迈克·诺曼在他的文章中对镍基超导体的发现大加调侃。诺曼解释说，“镍酸盐”的合成被证明是极其困难的，并回顾了工业对这种材料的最初兴趣以及用于合成它们的技巧。

他还写道，到目前为止，高温超导现象一直困扰着物理学家，将镍酸盐和铜酸盐进行比较可能会让我们一窥高温超导的奥秘。

宇宙钟

一些理论物理学家已经提出，时间不是一个连续的坐标，而是由遍布宇宙的物理时钟——有点像希格斯场——的滴答运动决定的。

理论物理学家研究这个宇宙时钟如何影响较慢的实验振荡器。他们发现两个时钟之间的耦合会使它们不同步，结果实验振荡器不能永远保持稳定的周期。他们提出测量一对原子钟失去同步，这可能使我们能够确认宇宙振荡器的存在。他们估计振荡器的周期不到10-33秒。

神经网络内部运算

神经网络有“黑箱”之称，意思是系统通过一些不可理解的机制来解决具有挑战性的任务。但是研究人员已经找到了一种方法来揭示黑盒工具的内部操作。

通过基于神经网络模型确定多级数据路径，他们破译了神经网络如何处理信息。在一个旨在预测火星和太阳未来位置的例子中，研究人员发现神经网络通过坐标变换解决了这个问题。值得注意的是，这种转变意味着模型从以地球为中心的世界观转变为以太阳为中心的世界观，尽管它没有被指示这样做。

奇特的石墨烯

随着科学家发现二维石墨烯材料可能是“外来金属”——材料的电阻以一种不同寻常的方式依赖于温度，石墨烯翻开了全新的一页。这种奇怪的金属相的证据是在两片石墨烯片相对于彼此以所谓的“魔角”旋转时观察到的。

这不是魔角石墨烯第一个值得注意的性质，它的超导性是2018年凝聚态物理界最大的新闻。理论物理学家正试图理解石墨烯的许多方面，并正在探索这种奇怪的金属行为如何与量子混沌和黑洞物理相关联。

搅动虫子，获得真正的知识

在自走式物体集体行为的研究中，酒后的蚯蚓起了主要作用。这是一种蠕虫，大约1厘米长，可以扭曲和扭转。

研究人员研究了含有大量朱砂的液体，并将其用作活性聚合物的模型。研究小组要么改变温度，要么在液体中加入酒精，使蠕虫停止移动，从而控制蠕虫的活动。当轻轻搅拌时，含有活跃蠕虫的液体比含有醉酒蠕虫的液体粘度低。令人惊讶的是，随着更剧烈的搅拌，活性蠕虫液体的粘度变得更高。

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