美国留学

冷却灯：约翰·道尔团队使用的实验装置。

照片来源：约翰·道尔/哈佛大学

壮观的景象：用韦伯望远镜看到的船底座星云。

图片来源：NASA、ESA、CSA 和STScI

Champion Semiconductor：立方砷化硼的球棒模型。

图片来源：麻省理工学院

【今日观点】

记者张梦然

12月8日，英国《物理世界》杂志公布了2022年十大突破，涵盖了从量子、医学物理、天文学到凝聚态物质的各个方面。这十项突破是由《物理世界》编辑团队从今年该杂志网站上发表的涵盖物理所有领域的数百项研究中选出的。两个中国科学家团队被选中进行超冷多原子分子的研究和未来半导体的发现。

开创超冷化学新时代

中国科学技术大学的潘建伟、赵波和美国哈佛大学的约翰·道尔等科学家创造了第一个超冷多原子分子。

虽然30 多年来，物理学家一直在尝试将原子冷却到接近绝对零，并在2000 年代中期创造出第一个超冷双原子分子，但挑战在于创造包含三个或更多原子的超冷分子。目标仍然难以实现。

中国科学技术大学和哈佛大学团队采用不同且互补的技术，分别生产了220nK（纳开尔文）的3原子钠钾分子样品和110K（微开尔文）的氢氧化钠样品。他们的成就为物理和化学的新研究铺平了道路。超冷化学反应的研究、新形式的量子模拟以及基础科学的测试都受益于这些多原子分子平台，使它们更容易获得。

观察四个中子

德国达姆施塔特工业大学核物理研究所的梅塔尔·杜尔（Mettal Durr）和SAMURAI 合作组织的成员观察到了四个中子，并证明了不带电核物质的存在。

四中子是通过向液氢靶发射氦8 核而产生的。碰撞可以将氦8 核分裂成一个 粒子（两个质子和两个中子）和一个四中子。通过检测反冲的粒子和氢原子核，研究小组计算出这四个中子在未束缚的四中子状态下仅存在了10^-22秒。观测结果的统计显着性大于5，超过了粒子物理学发现的阈值。

超高效发电

麻省理工学院和国家可再生能源实验室的研究人员构建了一种效率超过40% 的热光伏(TPV) 电池。

新型TPV 电池是首款固态热机，能够比涡轮发电机更有效地将红外光转化为电能，并且可以使用各种可能的热源运行。该设备可以成为更清洁、更环保的电网的重要组成部分，并补充可见光太阳能光伏电池。

最快的光电开关

由马克斯·普朗克量子光学研究所和德国慕尼黑大学领导的国际团队定义并探索了物理设备中光电开关的“速度极限”。

该团队使用仅持续1 飞秒（10^-15 秒）的激光脉冲来实现每秒操作1,000 万亿次（1 拍赫兹）的开关所需的速度，将介电材料样本从绝缘材料切换为导电材料状态。

打开一扇了解宇宙的新窗口

美国宇航局、加拿大航天局和欧洲航天局发布了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的第一张图像。

经过多年的拖延和成本上升，耗资100 亿美元的JWST 于2021 年12 月25 日启动。 JWST 的第一张图片是由美国总统乔·拜登在白宫的一次特别活动中发布的，此后发布了许多令人眼花缭乱的图片。

FLASH质子疗法首次用于人类

辛辛那提大学研究团队正在进行FAST-01试验，以进行首次FLASH放射治疗的临床试验以及首次人类使用FLASH质子治疗。

FLASH放射治疗是一种新兴的治疗技术，以超高剂量率提供放射线，这种方法被认为可以保护健康组织，同时仍然有效杀死癌细胞。使用质子提供超高剂量率辐射可以治疗位于身体深处的肿瘤。

研究表明，FLASH 质子疗法在缓解疼痛方面与传统放射疗法一样有效，而且不会引起意想不到的副作用。

完美的透光和吸收

来自奥地利维也纳技术大学和法国雷恩大学的一个团队创建了一种抗反射结构，该结构经过数学优化，可以匹配波从物体前表面反射的方式。将这种结构放置在随机无序介质前面可以完全消除反射，并使物体对所有入射光波都是半透明的。

同样，以色列耶路撒冷希伯来大学领导的一项研究开发了一种基于一系列镜子和透镜的相干完美吸收器，可将入射光捕获在腔内。由于精确计算的干涉效应，入射光束和镜子之间的反射光束发生干涉，导致反射光束几乎完全消失。

冠军半导体：立方砷化硼

两支独立团队——，一支由麻省理工学院的陈刚和休斯敦大学的任志峰领导；另一个由中国国家纳米科学中心的刘新峰和休斯敦大学的鲍吉明和任志峰领导的研究发现，立方砷化硼是科学上世界上已知的最好的半导体之一。

两个团队进行的实验表明，该材料的小而纯净的区域比构成现代电子学基础的硅等半导体具有更高的导热率和空穴迁移率。硅的低空穴迁移率限制了硅器件的运行速度，而其低导热率会导致电子器件过热。

改变小行星的轨道

美国宇航局和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室通过成功改变小行星的轨道首次证明了“动能撞击”。

双小行星重定向测试(DART) 航天器于2021 年11 月发射，是有史以来第一个研究小行星动态效应的任务。 DART 于9 月成功撞击小行星Demovers，速度约为每秒6 公里。几天后，NASA确认DART成功将Demovers的轨道周期改变了32分钟，从11小时55分钟缩短到11小时23分钟。

检测重力的阿哈罗诺夫-玻姆效应

美国斯坦福大学的研究小组检测到了重力的阿哈罗诺夫-玻姆效应。

研究小组将原子分成两组，每组相距约25 厘米，其中一组与大质量物质相互作用。当重组时，原子表现出与重力的阿哈罗诺夫-玻姆效应一致的干扰。这种效应可用于以非常高的精度确定牛顿万有引力常数。

来源：科技日报