Fysikkens verden er glade for å kunngjøre årets topp 10 gjennombrudd for 2023, som spenner fra forskning innen astronomi og medisinsk fysikk til kvantevitenskap, atomfysikk og mer. Den generelle Fysikkens verden Årets gjennombrudd avsløres torsdag 14. desember.
De 10 gjennombruddene ble valgt ut av et panel av Fysikkens verden redaktører, som så gjennom hundrevis av forskningsoppdateringer publisert på nettstedet i år på tvers av alle fysikkfelt. I tillegg til å ha blitt rapportert i Fysikkens verden i 2023 må valgene oppfylle følgende kriterier:
- Betydelig fremgang i kunnskap eller forståelse
- Viktigheten av arbeid for vitenskapelig fremgang og/eller utvikling av applikasjoner i den virkelige verden
- Av generell interesse for Fysikkens verden lesere
De 10 beste gjennombruddene for 2023 er oppført nedenfor i kronologisk rekkefølge etter når de ble rapportert i Fysikk Verden. Kom tilbake neste uke for å finne ut hvem som har vunnet sammenlagt Fysikkens verden Prisen Årets gjennombrudd.
Til Xenofon Strakosas, Hanne Biesmans, Magnus Berggren og kolleger ved Linköpings universitet, Lunds universitet og Göteborgs universitet for å utvikle en måte å lage elektroniske kretser direkte inne i levende vev. Sammenkobling av nevrale vev med elektronikk gir en måte å studere den komplekse elektriske signaleringen av nervesystemet eller modulere nevrale kretser for å behandle sykdom. Imidlertid risikerer misforholdet mellom stiv elektronikk og bløtvev å skade delikate levende systemer. I stedet brukte teamet en injiserbar gel for å lage myke elektroder direkte i kroppen. Etter injeksjon i levende vev bryter enzymer i gelen ned endogene metabolitter i kroppen, som utløser enzymatisk polymerisering av organiske monomerer i gelen, og omdanner dem til stabile, myke ledende elektroder. Forskerne validerte prosessen ved å injisere geler i sebrafisk og medisinske igler, der gelen polymeriserte og vokste frem elektroder i vevet.
Til Tejin Cai ved University of Rochester i USA og kolleger som jobber med Fermilab's MINERvA eksperiment for å vise hvordan informasjon om den indre strukturen til protonet kan hentes fra nøytrinoer som spres fra et plastmål. Nøytrinoer er subatomære partikler som er kjent for sjelden å samhandle med materie. Så det var tvil da Cai, en postdoktor, foreslo at sporadisk spredning av nøytrinoer fra protoner i plast kunne observeres. Den store utfordringen for teamet var å observere signalet fra nøytrinoer spredt fra ensomme protoner (hydrogenkjerner) innenfor den mye større bakgrunnen til nøytrinoer spredt av protoner bundet opp i karbonkjerner. For å løse dette problemet simulerte de det karbonspredte signalet og trakk det forsiktig fra de eksperimentelle dataene. I tillegg til å gi innsikt i strukturen til protonet, kan teknikken også kaste ytterligere lys over hvordan nøytrinoer samhandler med materie.
Til Celia Viermann og Markus Oberthaler ved Universitetet i Heidelberg, Tyskland, sammen med Stefan Floerchinger ved University of Jena, Tyskland, og kolleger ved Universidad Complutense de Madrid, Spania, Ruhr-Universität Bochum, Tyskland og Université libre de Bruxelles, Belgia, for bruk av et Bose–Einstein-kondensat (BEC) for å simulere et ekspanderende univers og kvantefeltene i den. I dette simulerte systemet representerte kondensatet universet, mens fononer som beveget seg gjennom det spilte rollen som kvantefeltene. Ved å endre spredningslengden til atomene i BEC, fikk teamet "universet" til å utvide seg med forskjellige hastigheter og studerte hvordan fononene frøet tetthetsfluktuasjoner i det. Teorier om kosmologi forutsier at lignende effekter var ansvarlige for å så storskala struktur i det tidlige universet, så det simulerte universet kan gi verdifull innsikt i hvordan det virkelige ble slik det er i dag.
Til Romain Tirole og Riccardo Sapienza ved Imperial College London og kolleger for demonstrasjon av Youngs dobbelspalteinterferens i tid. Observasjonen fra 19-tallet av interferens av lysbølger av Thomas Young er et av de mest ikoniske eksperimentene i fysikkens historie og ga grunnleggende støtte til bølgeteorien om lys. Mens det eksperimentet og andre lignende det involverer diffraksjon av lys gjennom et par smale spalter i rommet, viste forskere i Storbritannia og andre steder at det er mulig å oppnå tilsvarende effekt ved å bruke doble spalter i tid. Den tidsmessige analogen innebærer fast momentum, men skiftende frekvens. Et materiale der to spalter raskt oppstår og deretter forsvinner, den ene etter den andre, bør få innkommende bølger til å opprettholde sin vei i rommet, men spre seg ut i frekvens. Forskerne oppnådde dette ved å slå reflektiviteten til et halvlederspeil av og på to ganger i rask rekkefølge og registrere interferenskanter langs frekvensspekteret til lys som sprettes fra speilet. De så at interferensen skjer mellom bølger ved forskjellige frekvenser - i stedet for forskjellige romlige posisjoner. Arbeidet kan ha flere bruksområder som optiske brytere for signalbehandling og kommunikasjon eller i optisk databehandling.
Til Gregoire Courtine ved Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Jocelyn Bloch ved Lausanne universitetssykehus og EPFL, Guillaume Charvet ved CEA-Letis Clinatec, og kolleger for utvikle en "digital bro" mellom hjernen og ryggmargen som gjorde at en person med lammelse kunne stå og gå naturlig. Ryggmargsskade kan koble fra kommunikasjonen mellom hjernen og området av ryggmargen som produserer gange, noe som kan føre til permanent lammelse. For å gjenopprette denne kommunikasjonen utviklet teamet et hjerne-ryggradsgrensesnitt, bestående av to implanterbare systemer: ett for å registrere kortikal aktivitet og dekode brukerens intensjon om å bevege underekstremitetene; og den andre for å elektrisk stimulere området av ryggmargen som kontrollerer benbevegelsen. Teamet testet systemet på en 38 år gammel mann med en ryggmargsskade fra en sykkelulykke 10 år tidligere. Etter implantatoperasjon gjorde broen deltakeren i stand til å gjenvinne intuitiv kontroll over benbevegelsene, slik at han kunne stå, gå, gå i trapper og krysse komplekse terreng.
Til Ben Lanyon og kolleger ved universitetet i Innsbruck, Østerrike, og universitetet i Paris-Saclay, Frankrike, for å konstruere en kvanterepeater og bruke den til å overføre kvanteinformasjon over en avstand på 50 km via standard telekommunikasjonsfibre, og derved demonstrere alle nøkkelfunksjonene til et langdistanse kvantenettverk i et enkelt system. Teamet laget sin kvanterepeater fra et par fangede kalsium-40-ioner som sender ut fotoner etter å ha blitt belyst med en laserpuls. Disse fotonene, som hver er viklet sammen med sitt "overordnede" ion, blir deretter konvertert til telekommunikasjonsbølgelengder og sendt ned separate 25 km lange optiske fibre. Til slutt bytter repeateren sammenfiltringen på de to ionene, og etterlater to sammenfiltrede fotoner 50 km fra hverandre - omtrent avstanden som kreves for å lage storskala nettverk med flere noder.
Så Wai Hla, Volker Rose at Argonne National Laboratory i USA og kolleger for å avbilde et enkelt atom med synkrotronrøntgenstråler. Inntil nylig var den minste prøvestørrelsen som kunne analyseres ved hjelp av synkrotron røntgenskanning tunnelmikroskopi et attogram, som er rundt 10,000 1 atomer. Dette er fordi røntgensignalet som produseres av et enkelt atom er ekstremt svakt og konvensjonelle detektorer ikke er følsomme nok til å oppdage det. For å komme rundt dette, la teamet en skarp metalltupp til en konvensjonell røntgendetektor, som er plassert bare XNUMX nm over prøven som skal studeres. Når den skarpe tuppen beveges over overflaten av en prøve, går elektroner gjennom rommet mellom tuppen og prøven, og skaper en strøm, og dette oppdager i hovedsak "fingeravtrykk" som er unike for hvert element. Dette tillot teamet å kombinere den ultrahøye romlige oppløsningen til skannetunnelmikroskopi med den kjemiske følsomheten gitt av intens røntgenbelysning. Teknikken kan føre til bruk i materialdesign så vel som i miljøvitenskap gjennom evnen til å spore giftige materialer ned til ekstremt lave nivåer.
Til EIGER Samarbeid for å bruke James Webb Space Telescope (JWST) for å finne overbevisende bevis på at tidlige galakser var ansvarlige for reioniseringen av det tidlige universet. Reionisering skjedde omtrent 1 milliard år etter Big Bang og involverte ionisering av hydrogengass. Dette gjorde at lys som ville blitt absorbert av hydrogen kunne reise til dagens teleskoper. Reionisering ser ut til å ha begynt som lokale bobler som vokste og smeltet sammen. Disse boblene ville blitt skapt av strålingskilder, og en mulighet er at de kom fra stjerner i galakser. EIGER-forskerne brukte JWSTs nær-infrarøde kamera til å se på lys fra eldgamle kvasarer som hadde passert gjennom de ioniserte boblene. De fant en korrelasjon mellom plasseringen av galakser og boblene, noe som tyder på at lys fra disse tidlige galaksene faktisk var ansvarlig for reionisering.
Til Meng Wang, Songlin Shi og Jay Fineberg ved det hebraiske universitetet i Jerusalem, Israel, for å ha oppdaget at sprekker i visse materialer kan spre seg raskere enn lydhastigheten. Resultatet motsier både tidligere eksperimentelle resultater og spådommer basert på klassisk teori, som sier at supersonisk sprekkforplantning ikke skal være mulig fordi lydhastigheten i et materiale reflekterer hvor raskt mekanisk energi kan bevege seg gjennom det. Teamets observasjoner kan indikere tilstedeværelsen av såkalte "supershear"-dynamikker styrt av andre prinsipper enn de som styrer klassiske sprekker, som forutsagt av Michael Marder ved University of Texas i Austin, USA nesten 20 år tidligere.
Til ALPHA-samarbeid for å vise at antimaterie reagerer på tyngdekraften på omtrent samme måte som materie. Fysikerne brukte ALPHA-g-eksperimentet ved CERN for å gjøre den første direkte observasjonen av frittfallende antimaterieatomer – antihydrogen som består av et antiproton bundet til et antielektron. Dette ble gjort i et høyt sylindrisk vakuumkammer der antihydrogen først ble holdt i en magnetfelle. Antihydrogenet ble frigjort fra fellen og tillatt å utslette ved veggene i kammeret. Teamet fant ut at flere utslettelse skjedde under utgivelsespunktet enn over det. Etter å ha vurdert den termiske bevegelsen til antihydrogenet, konkluderte teamet med at antimaterie faller ned. Det er fristende at antihydrogenets akselerasjon på grunn av tyngdekraften var omtrent 75 % av det som oppleves av normal materie. Selv om denne målingen har lav statistisk signifikans, lar den døren stå åpen for ny fysikk utover Standardmodellen.
Hederlig omtale
En hederlig omtale i vår topp 10 for dette året går til fysikere som jobber for 3.5 milliarder dollar Nasjonalt tenningsanlegg (NIF) i USA for arbeid som ble utført på laboratoriet sent i fjor etter at vi plukket ut våre 2022-vinnere (og dermed går glipp av vårt gjennombruddsvalg for 2023 også). 13. desember 2022 laboratoriet annonsert generering av mer energi fra en kontrollert kjernefusjonsreaksjon enn det som var nødvendig for å drive reaksjonen. Laserskuddet, utført 5. desember 2022, frigjorde 3.15 millioner joule (MJ) energi fra en liten pellet som inneholdt to hydrogenisotoper – sammenlignet med 2.05 MJ som disse laserne leverte til målet. Denne demonstrasjonen av netto energigevinst markerer en viktig milepæl innen laserfusjon.
Fysikkens verdensin dekning av Årets gjennombrudd støttes av Rapporter om fremgang i fysikk, som gir uovertruffen synlighet for din banebrytende forskning.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://physicsworld.com/a/physics-world-reveals-its-top-10-breakthroughs-of-the-year-for-2023/
- : har
- :er
- :ikke
- :hvor
- $3
- 000
- 1
- 10
- 13
- 14
- 15%
- 160
- 20
- 20 år
- 2022
- 2023
- 50
- 700
- a
- evne
- Om oss
- ovenfor
- absorbert
- AC
- akselerasjon
- ulykke
- Oppnå
- oppnådd
- tvers
- aktivitet
- la til
- tillegg
- avansere
- Etter
- Alle
- tillatt
- langs
- også
- Selv
- an
- Eldgammel
- og
- Kunngjøre
- hverandre
- vises
- vises
- søknader
- ER
- rundt
- AS
- montert
- astronomi
- At
- atom
- atomic
- austin
- Østerrike
- auto
- award
- tilbake
- bakgrunn
- basert
- BE
- BEC
- fordi
- vært
- begynt
- være
- Belgia
- under
- mellom
- Beyond
- Stor
- Big Bang
- Milliarder
- kroppen
- både
- bundet
- Brain
- Break
- gjennombrudd
- gjennombrudd
- BRO
- men
- by
- kom
- rom
- CAN
- karbon
- nøye
- Årsak
- CERN
- viss
- utfordre
- Chamber
- endring
- kjemisk
- valg
- klikk
- klatre
- kollegaer
- Høyskole
- kombinere
- Kom
- Kommunikasjon
- sammenlignet
- overbevisende
- komplekse
- består
- omfattende
- databehandling
- konkluderte
- gjennomføre
- vurderer
- konstruere
- kontroll
- kontrolleres
- kontroller
- konvensjonell
- konvertert
- konvertering
- Korrelasjon
- kosmologi
- kunne
- dekning
- crack
- skape
- opprettet
- Opprette
- kriterier
- Gjeldende
- skade
- dato
- Desember
- glad
- levert
- demonstrere
- tetthet
- utforming
- oppdage
- utviklet
- utvikle
- Utvikling
- forskjellig
- digitalt
- direkte
- direkte
- forsvinne
- oppdage
- sykdom
- avstand
- gjort
- Av
- dobbelt
- ned
- to
- dynamikk
- hver enkelt
- Tidligere
- Tidlig
- Tidlig univers
- redaktører
- effekt
- effekter
- elektronisk
- Elektronikk
- elektroner
- element
- andre steder
- aktivert
- muliggjør
- energi
- nok
- miljømessige
- enzymatisk
- Tilsvarende
- hovedsak
- bevis
- Expand
- ekspanderende
- erfaren
- eksperiment
- eksperimentell
- eksperimenter
- ekstremt
- Falls
- falsk
- berømt
- raskere
- Felt
- Endelig
- Finn
- Først
- fikset
- svingninger
- etter
- Til
- funnet
- Frankrike
- Frekvens
- fra
- funksjonalitet
- fundamental
- videre
- fusjon
- Gevinst
- galakser
- GAS
- general
- generasjonen
- Tyskland
- få
- GitHub
- Går
- styrt
- gravitasjon
- vokste
- banebrytende
- veilede
- HAD
- skjer
- Ha
- å ha
- hebraisk
- Held
- hjulpet
- ham
- hans
- historie
- Hospital
- Hvordan
- Men
- HTML
- http
- HTTPS
- Hundrevis
- hydrogen
- ICON
- ikonisk
- Tenning
- bilde
- Imaging
- Imperial
- Imperial College
- Imperial College London
- in
- Innkommende
- indikerer
- individuelt
- informasjon
- innsiden
- innsikt
- i stedet
- Intensjon
- samhandle
- samhandler
- interesse
- Interface
- forstyrrelser
- intern
- inn
- intuitiv
- involvere
- involvert
- innebærer
- Israel
- utstedelse
- IT
- DET ER
- james
- James Webb Space Telescope
- jpg
- bare
- nøkkel
- kunnskap
- lab
- storskala
- større
- laser
- lasere
- Siste
- I fjor
- Late
- føre
- forlater
- Lengde
- nivåer
- lett
- i likhet med
- oppført
- levende
- lokal
- steder
- logo
- London
- Se
- Lav
- lave nivåer
- lavere
- laget
- vedlikeholde
- større
- gjøre
- mann
- materiale
- Materiell design
- materialer
- Saken
- max bredde
- Kan..
- måling
- mekanisk
- medisinsk
- Medisinsk fysikk
- legemiddel
- Møt
- nevner
- mikros~~POS=TRUNC
- milepæl
- millioner
- speil
- målet
- MJ
- modell
- Momentum
- mer
- mest
- bevegelse
- flytte
- flyttet
- bevegelse
- bevegelser
- flytting
- mye
- flere
- må
- nasjonal
- Nær
- nesten
- nødvendig
- nett
- nettverk
- nettverk
- neural
- nøytrinoer
- Ny
- neste
- neste uke
- noder
- normal
- kjernekraft
- Kjernefysisk fusjon
- observasjon
- observasjoner
- observerte
- sporadisk
- forekom
- of
- off
- Tilbud
- Ohio
- on
- ONE
- åpen
- or
- rekkefølge
- organisk
- Annen
- andre
- vår
- ut
- enn
- samlet
- par
- panel
- deltaker
- bestått
- banen
- utført
- permanent
- Fotoner
- Fysikk
- Fysikkens verden
- plukket
- plasseres
- plast
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- spilt
- Point
- stillinger
- mulighet
- mulig
- makt
- forutsi
- spådd
- Spådommer
- tilstedeværelse
- forrige
- prinsipper
- Problem
- prosess
- prosessering
- produsere
- produsert
- produserer
- Progress
- forplantning
- protoner
- forutsatt
- gir
- gi
- publisert
- puls
- Quantum
- kvanteinformasjon
- Rask
- raskt
- Stråling
- raskt
- sjelden
- priser
- heller
- reaksjon
- ekte
- virkelige verden
- nylig
- rekord
- innspilling
- Gjenspeiler
- gjenvinne
- region
- slipp
- utgitt
- rapportert
- Rapporter
- representert
- påkrevd
- forskning
- forsker
- forskere
- oppløsning
- ansvarlig
- gjenopprette
- resultere
- Resultater
- Avslørt
- avslører
- rigid
- risikoer
- Rolle
- omtrent
- samme
- så
- skanning
- spredt
- Vitenskap
- vitenskapelig
- valgt
- halvledere
- sensitive
- Følsomhet
- sendt
- separat
- flere
- skarpe
- skur
- shot
- bør
- viste
- viser
- Signal
- betydning
- lignende
- enkelt
- Størrelse
- So
- Soft
- LØSE
- Lyd
- Kilder
- Rom
- romteleskop
- Spania
- romlig
- Spectrum
- fart
- spre
- stabil
- stå
- Standard
- Stjerner
- Tilstand
- statistisk
- stimulere
- struktur
- studert
- Studer
- subatomære partikler
- slik
- overlyds
- støtte
- Støttes
- overflaten
- Kirurgi
- swaps
- system
- Systemer
- Target
- lag
- teknikk
- telekommunikasjon
- telekom
- teleskop
- Telescope
- ti
- testet
- texas
- enn
- Det
- De
- Storbritannia
- deres
- Dem
- deretter
- teori
- Der.
- derved
- termisk
- Disse
- de
- denne
- dette året
- De
- Gjennom
- thumbnail
- Torsdag
- tid
- typen
- vev
- vev
- til
- i dag
- sammen
- også
- topp
- Top 10
- Topp ti
- spore
- overføre
- fanget
- reiser
- traversere
- behandle
- utløse
- tunnel
- Turning
- To ganger
- to
- Uk
- unik
- Universe
- universitet
- enestående
- til
- oppdateringer
- us
- brukt
- ved hjelp av
- Vakuum
- validert
- Verdifull
- av
- synlighet
- gå
- walking
- wang
- var
- Wave
- bølgelengder
- bølger
- Vei..
- we
- web
- Nettsted
- uke
- VI VIL
- var
- når
- hvilken
- mens
- HVEM
- Wikipedia
- vil
- vinnere
- med
- innenfor
- Vant
- Arbeid
- arbeid
- verden
- ville
- røntgen
- år
- år
- Din
- zephyrnet