《物理世界》十大打破奖
在2019年取得的许多科学发展中，《物理世界》（Physics World）杂志删选出了其间10个具有打破性的发展。这些发展包含摄影到黑洞的第一张相片、谷歌发布量子核算芯片、勘探到电荷-宇称对称性损坏等。
1、第一张黑洞相片
第一张黑洞相片 | EHT Collaboration
相片中的黑洞间隔地球5500万光年，坐落悠远的室女座A星系的中心，它的质量是太阳的65亿倍。亮堂的圆环是围绕在黑洞吸积盘周围的气体和尘土，它们被加热到几十亿度，在射电波段发射出亮堂的光辉。在黑洞周围，极强的引力使得物质和能量都无法逃离。
事情视界望远镜由散布在全球六个不同地址的多个射电望远镜一同组成，其口径相当于整个地球直径那么大，它们一同摄影了黑洞的第一张相片，这自身便是一个工程上的打破。
延伸阅览：《首张黑洞相片参与者亲述：咱们怎样给黑洞摄影 | 附专家采访》
2、神经修正设备可将大脑活动转化为言语
语音在大脑的听觉中枢激起神经活动，科学家据此能够重建本来的语音。
科学家开发了一种神经修正设备，它能依据神经活动来重建语音。关于那些无法说话的人，比方瘫痪病人及中风患者，这台神经修正设备能够在必定程度上协助他们从头取得与外界沟通的才能。除了医学运用之外，将一个人的主意直接翻译成言语也为完结核算机与大脑的直接沟通供给了新方法。
3、第一次勘探到火星星震
“洞悉”号火星勘探器 | NASA
2019年4月6日，“洞悉”号火星勘探器第一次勘探到了“火星星震”。科学家认为，这场细小的星震起源于火星内部，不是风或其他火星表面现象构成的。现在，在地球之外，人类勘探到星震活动的星球包含火星和月球。而且火星同月球相同，没有结构板块，因此在星震活动方面估计会比地球安静得多。对火星星震的研讨可认为咱们供给关于火星内部结构和火星构成的重要信息。
4、粲粒子中发现CP对称性损坏
D0介子与反D0介子的衰变速率差异证明了电荷-宇称对称性的损坏。| CERN
在欧洲核子研讨中心（CERN）进行 LHCb 试验的物理学家们第一次丈量了粲介子中的电荷-宇称（Charge-parity, CP）对称性损坏。经过丈量D0介子（包含一个粲夸克）与反D0介子衰变为一对K介子/反K介子或一对π介子/反π介子的速率差异，研讨小组发现了电荷-宇称对称性的损坏。因为D0介子和反D0介子衰变会发作相同的物质，LHCb 团队面对的最大应战是确认衰变事情是与D0相关仍是与反D0相关。虽然这一最新的丈量成果与咱们现在对电荷-宇称对称性损坏的了解是一同的，但它为寻觅规范模型之外的物理打开了可能性。
5、“小大电感线圈”创造破纪录的接连磁场
被称为“小大电感线圈（Little Big Coil）”的高温超导体磁体只要卷纸筒那么大。| Stephen Bilenky/National MagLab
来自美国国家强磁场试验室（MagLab）的 Seungyong Hahn 和搭档们在试验室里创造了有史以来最强的接连磁场。他们运用一种被称为“小大电感线圈（Little Big Coil）”的紧凑高温超导体磁体创造了45.5T的磁场强度记载。之前关于磁场强度的最高记载是45T，由一块重达35吨的磁铁所创造，而MagLab的设备只要390克。试验人员在规划磁体时本来等待取得更高的磁场，但磁体在运转过程中损坏。这项打破能够用于在一系列运用场合中改善强磁场磁体，包含医学磁共振成像、粒子加速器和聚变设备等。
6、卡西米尔效应为细小物体制作“量子圈套”
一小片金箔稳定地处在吸引力与排斥力的平衡点。| Science (2019). DOI: 10.1126/science.aax0916
来自加州大学伯克利分校的张翔试验室第一次完结了运用卡西米尔效应来捕捉细小物体。卡西米尔效应是一种奇特的现象，由电磁场的真空涨落所引起。当两块平行的金属板满足接近时，真空中的一些电磁波会被揉捏出去，导致周围的能量高于金属板之间的能量，推进金属板彼此接近，所以卡西米尔效应一般体现为一种吸引力。但是，经过在一块金属板上掩盖一层特氟龙薄膜，则能轻松完结可调理的吸引力与排斥力的组合，在没有能量输入的情况下，使一小片金箔稳定地处在两块板之间吸引力与排斥力的平衡点。
丈量抓获过程中的细小效果力对光学计量学有着很高的要求，光学计量学使人们能够更好地了解卡西米尔力怎么影响微机械设备的运转。如果能进一步控制卡西米尔力，咱们甚至有可能在实践运用中运用被捕获的粒子。
7、反物质量子干与技能
（左）试验设备；（右）单个电子的衍射图样。| Politecnico di Milano
正电子和激光的量子干与与引力协作（QUPLAS）项目第一次运用反物质进行了双缝干与试验。试验人员向周期扩大的双光栅 Talbot-Lau 干与仪发送一束正电子（反电子），成果发现这些反粒子具有类似于波的行为，而且会发作量子干与现象。他们还观察到，正电子的衍射图样会跟着正电子束能量的改动而改动。这项打破可能会引领更多的试验来寻觅物质和反物质量子性质之间的差异。
8、量子核算机的体现逾越传统超级核算机
Google量子核算芯片。| NTRS/NASA
谷歌量子 AI 团队发布了由53个可编程超导量子比特组成的量子芯片。关于一些特定问题，量子核算机具有显着的“量子优势”，比传统核算机的核算时刻要短许多。运用这个芯片，量子核算机对一个实例履行100万次核算需求约200秒，而传统的超级核算机要完结相同的使命大约需求一万年。虽然批判人士称，超级核算机的实践运算时刻大约只需求2.5天，但量子核算机在这方面仍有显着的优势。
延伸阅览：《IBM批驳谷歌，量子霸权 VS 量子优势，量子核算离咱们还有多远？》
9、运用原子捕获干与丈量细小引力
在地球的引力场中，激光发作的驻波让原子悬停在空间上别离的量子叠加态。| Sarah Davis
来自加州大学伯克利分校的科学家们创始了一种新方法，运用被捕获的原子丈量引力构成的部分加速度。原子首先在空间中笔直别离，然后再从头组合时会发作干与图样，他们据此规划了“量子引力仪”。大多数引力仪是丈量原子在空间掉落时所遭到的引力效果，但这台设备是让原子悬停在一个光阱中，并与引力场彼此效果，时刻长达20秒。这种方法提高了丈量的灵敏度，为从地球物理勘探到根本力的丈量等许多运用铺平了路途。
10、创造儿童运用的可穿戴 MEG 扫描仪
一个两岁的儿童在运用新的“自行车头盔”式脑磁图扫描仪。| Rebeccah Slater
科学家开发了一种简便的“自行车头盔”式脑磁图（MEG）扫描仪，用于丈量儿童进行日常运动时的大脑活动。传统的 MEG 体系运用安装在一个固定尺度头盔中的低温冷却传感器来丈量大脑发作的细小磁场，这种头盔体积巨大，对任何头部运动都高度灵敏。而这种新的头盔运用了轻型光泵磁力仪，分量只要500克，能够习惯任何头部形状或巨细。这台扫描仪现在现已被用于一个两岁的儿童、一个五岁的看电视的小孩、一个玩电脑游戏的青少年，和一个演奏乌克丽丽的成年人。
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