Fizik dünyası kuantum ve tıbbi fizikten astronomi ve yoğun maddeye kadar her şeyi kapsayan 10 Yılının En İyi 2022 Buluşunu duyurmaktan mutluluk duyar. Genel olarak Fizik dünyası Yılın Atılımı 14 Aralık Çarşamba günü açıklanacak.
10 Buluş, bir panel tarafından seçildi Fizik dünyası fiziğin tüm alanlarında bu yıl web sitesinde yayınlanan yüzlerce araştırma güncellemesini gözden geçiren editörler. rapor edilmiş olmasının yanı sıra Fizik dünyası 2022'de seçimler aşağıdaki kriterleri karşılamalıdır:
- Bilgi veya anlayışta önemli ilerleme
- Bilimsel ilerleme ve/veya gerçek dünya uygulamalarının geliştirilmesi için çalışmanın önemi
- genel ilgi alanı Fizik dünyası okuyucular
10 için En İyi 2022 Atılım, belirli bir sırayla aşağıda listelenmiştir. Hangisinin geneli doldurduğunu öğrenmek için önümüzdeki hafta tekrar gelin. Fizik dünyası Yılın Atılımı ödülü.
Ultra soğuk kimya için yeni bir çağ açılıyor
için Bo Zhao, Jian-Wei Tavası ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki (USTC) ve Pekin'deki Çin Bilimler Akademisi'ndeki meslektaşları; ve bağımsız olarak John Doyle ve ABD'deki Harvard Üniversitesi'ndeki meslektaşları, ilk ultra-soğuk çok atomlu molekülleri yarattıkları için.
Fizikçiler 30 yılı aşkın bir süredir atomları mutlak sıfırın üzerinde bir kesre kadar soğutuyor ve ilk ultrasoğuk iki atomlu moleküller 2000'lerin ortalarında ortaya çıkmış olsa da, üç veya daha fazla atom içeren ultrasoğuk moleküller yapma hedefi zordu.
USTC ve Harvard ekipleri, farklı ve tamamlayıcı teknikler kullanarak, triatomik sodyum-potasyum molekülleri 220 nK'de ve sodyum hidroksit sırasıyla 110 uK'de. Bu çok atomlu moleküler platformlar sayesinde ultra soğuk kimyasal reaksiyonlar, yeni kuantum simülasyon biçimleri ve temel bilim testleri ile ilgili çalışmalarla hem fizik hem de kimyada yeni araştırmaların yolunu açıyor.
Tetranötronun gözlemlenmesi
için Meytal Düer Almanya'nın Darmstadt Teknik Üniversitesi'ndeki Nükleer Fizik Enstitüsü'nde ve dünyanın geri kalanında SAMURAY İşbirliği için tetranötronun gözlemlenmesi ve çok kısa bir süre için de olsa yüksüz nükleer maddenin var olduğunu göstermek.
Dört nötrondan oluşan tetranötron, Japonya'daki RIKEN Nishina Merkezinin Radyoaktif İyon Demeti Fabrikasında görüldü. Tetranötronlar, helyum-8 çekirdeklerinin bir sıvı hidrojen hedefine ateşlenmesiyle yaratıldı. Çarpışmalar bir helyum-8 çekirdeğini bir alfa parçacığına (iki proton ve iki nötron) ve bir tetranötrona ayırabilir.
Ekip, geri tepen alfa parçacıklarını ve hidrojen çekirdeklerini tespit ederek, dört nötronun sadece 10 yıl boyunca bağlanmamış bir tetranötron durumunda var olduğunu hesapladı.-22 s. Gözlemin istatistiksel önemi 5σ'den büyüktür ve onu parçacık fiziğinde bir keşif eşiğinin üzerine çıkarır. Ekip şimdi tetranötronlar içindeki bireysel nötronları incelemeyi ve altı ve sekiz nötron içeren yeni parçacıklar aramayı planlıyor.
Süper verimli elektrik üretimi
için Alina LaPotin, Asegün Henry ve Massachusetts Institute of Technology ve ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'ndaki meslektaşları için %40'tan fazla verimliliğe sahip bir termofotovoltaik (TPV) hücre inşa etmek.
Yeni TPV hücresi, kızılötesi ışığı türbin tabanlı bir jeneratörden daha verimli bir şekilde elektrik enerjisine dönüştüren her türden ilk katı hal ısı motorudur ve çok çeşitli olası ısı kaynakları ile çalışabilir. Bunlar termal enerji depolama sistemlerini, güneş radyasyonunu (bir ara radyasyon soğurucu aracılığıyla) ve atık ısının yanı sıra nükleer reaksiyonları veya yanmayı içerir. Bu nedenle cihaz, daha temiz, daha yeşil bir elektrik şebekesinin önemli bir bileşeni ve görünür ışıklı fotovoltaik güneş pillerinin tamamlayıcısı olabilir.
Mümkün olan en hızlı optoelektronik anahtar
için Marcus Ossiander, martin schultze ve Almanya'daki Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü ve LMU Münih'teki meslektaşları; Avusturya'daki Viyana Teknoloji Üniversitesi ve Graz Teknoloji Üniversitesi; ve İtalya'daki CNR NANOTEC Nanoteknoloji Enstitüsü, optoelektronik anahtarlamanın "hız sınırlarını" tanımlama ve keşfetme fiziksel bir cihazda.
Ekip yalnızca bir femtosaniye (10-15 s) bir dielektrik malzeme örneğini, saniyede 1000 trilyon kez (bir petahertz) çalışan bir anahtarı gerçekleştirmek için gereken hızda yalıtkan bir durumdan iletken bir duruma geçirmek. Bu süper hızlı anahtarı çalıştırmak için gereken apartman büyüklüğündeki aparat, pratik cihazlarda yakın zamanda görünemeyeceği anlamına gelse de, sonuçlar klasik sinyal işleme için temel bir sınıra işaret ediyor ve petahertz katı hal optoelektronikinin prensipte uygulanabilir olduğunu öne sürüyor. .
Evrende yeni bir pencere açmak
NASA, Kanada Uzay Ajansı ve Avrupa Uzay Ajansı'na dağıtım için ve ilk görüntüler James Webb Uzay Teleskobu (JWST).
Yıllarca süren gecikmeler ve maliyet artışlarının ardından, 10 milyar dolarlık JWST sonunda başlatıldı 25 Aralık 2021 tarihinde. tenis kortu büyüklüğünde güneşlik.
Fırlatmadan önce mühendisler, gözlemevinin görevini engelleyebilecek veya daha kötüsü onu kullanılamaz hale getirebilecek 344 "tek nokta" hatası belirlediler. Dikkat çekici bir şekilde, hiçbir sorunla karşılaşılmadı ve takip edildi devreye alma JWST'nin bilim araçlarından, gözlemevi kısa süre sonra veri almaya başladı ve kozmosun muhteşem görüntülerini yakalamak.
İlk JWST resmi, ABD Başkanı Joe Biden tarafından Beyaz Saray'da düzenlenen özel bir etkinlikte duyuruldu ve o zamandan bu yana pek çok göz kamaştırıcı görüntü yayınlandı. Gözlemevinin 2030'lara kadar faaliyet göstermesi bekleniyor ve şimdiden astronomide devrim yaratma yolunda ilerliyor.
İnsanda ilk FLASH proton tedavisi
için Emily Kızı ABD'deki Cincinnati Üniversitesi'nden ve üzerinde çalışan işbirlikçilerden FAST-01 denemesi gerçekleştirmek için FLASH radyoterapisinin ilk klinik denemesi ve FLASH proton terapisinin insanda ilk kullanımı.
FLASH radyoterapi, radyasyonun ultra yüksek doz oranlarında verildiği, gelişmekte olan bir tedavi tekniğidir; bu yaklaşım, kanser hücrelerini etkili bir şekilde öldürürken sağlıklı dokuyu koruduğu düşünülen bir yaklaşımdır. Ultra yüksek doz oranlı radyasyonu iletmek için protonların kullanılması, vücudun derinlerinde bulunan tümörlerin tedavisine izin verecektir.
Deneme, kollarında ve bacaklarında ağrılı kemik metastazları olan ve 10 Gy/s veya daha yüksek bir hızda (geleneksel foton radyoterapisinin doz oranının yaklaşık 40 katı) verilen tek bir proton tedavisi alan 1000 hastayı içeriyordu. Ekip, klinik iş akışının fizibilitesini gösterdi ve FLASH proton tedavisinin, beklenmedik yan etkilere neden olmadan, ağrının giderilmesinde geleneksel radyoterapi kadar etkili olduğunu gösterdi.
Mükemmel ışık iletimi ve emilimi
liderliğindeki bir ekibe Stefan Rotter Avusturya'nın Viyana Teknik Üniversitesi ve Matthieu Davy sağlayan yansıma önleyici bir yapı oluşturduğu için Fransa'daki Rennes Üniversitesi'nden karmaşık ortamlarda mükemmel iletim; Rotter liderliğindeki bir işbirliği ile birlikte ve Ori Katz İsrail'deki Kudüs İbrani Üniversitesi'nden “anti-lazer” Bu, herhangi bir malzemenin tüm ışığı geniş bir açı aralığından emmesini sağlar.
İlk araştırmada, araştırmacılar, dalgaların bir nesnenin ön yüzeyinden yansıma şekline uyacak şekilde matematiksel olarak optimize edilmiş bir yansıma önleyici katman tasarladılar. Bu yapıyı rastgele düzensiz bir ortamın önüne yerleştirmek, yansımaları tamamen ortadan kaldırır ve nesneyi gelen tüm ışık dalgalarına karşı yarı saydam hale getirir.
İkinci çalışmada ekip, gelen ışığı bir boşluğun içine hapseden bir dizi ayna ve lense dayalı, tutarlı ve mükemmel bir soğurucu geliştirdi. Kesin olarak hesaplanan girişim etkileri nedeniyle, gelen ışın aynalar arasında geri yansıyan ışınla karışır, böylece yansıyan ışın neredeyse tamamen söner.
Kübik bor arsenit şampiyon bir yarı iletkendir
liderliğindeki bağımsız ekiplere Çete Chen ABD'deki Massachusetts Institute of Technology'de ve Xinfeng Liu Pekin, Çin'deki Ulusal Nanobilim ve Teknoloji Merkezi'nin kübik bor arsenit olduğunu gösterdiği için bilimin bildiği en iyi yarı iletkenlerden biri.
İki grup, malzemenin küçük, saf bölgelerinin, modern elektroniğin temelini oluşturan silikon gibi yarı iletkenlere göre çok daha yüksek termal iletkenliğe ve delik hareketliliğine sahip olduğunu ortaya çıkaran deneyler yaptı. Silikonun düşük delik hareketliliği, silikon cihazların çalışma hızını sınırlarken, düşük termal iletkenliği elektronik cihazların aşırı ısınmasına neden olur.
Buna karşılık kübik bor arsenitin bu ölçümlerde silikondan daha iyi performans gösterdiği uzun süredir tahmin ediliyordu, ancak araştırmacılar malzemenin özelliklerini ölçmek için yeterince büyük tek kristalli numuneler oluşturmakta zorlandılar. Ancak şimdi, her iki ekip de kübik bor arsenidin pratik kullanımını bir adım daha yaklaştırarak bu zorluğun üstesinden geldi.
Bir asteroitin yörüngesini değiştirmek
NASA'ya ve Johns Hopkins ABD'de Uygulamalı Fizik Laboratuvarı için ilk gösteri bir asteroitin yörüngesini başarıyla değiştirerek “kinetik etki”.
Kasım 2021'de piyasaya sürüldü, Çift Asteroid Yönlendirme Testi (DART) aracı, bir asteroitin kinetik etkisini araştıran ilk görevdi. Hedefi, Didymos adlı 160 metre çapında daha büyük bir asteroidin yörüngesinde dönen Dimorphos adlı 780 metre çapında bir gövdeden oluşan, Dünya'ya yakın ikili bir asteroit sistemiydi.
Asteroit sistemine 11 milyon kilometrelik bir yolculuğun ardından DART, Ekim ayında yaklaşık 6 km/s hızla giderken Dimorphos'u başarılı bir şekilde etkiledi. Günler sonra, NASA onaylı DART'ın Dimorphos'un yörüngesini 32 dakika başarıyla değiştirdiğini - yörüngeyi 11 saat 55 dakikadan 11 saat 23 dakikaya kısalttığını.
Bu değişiklik, NASA'nın minimum başarılı yörünge periyodu değişikliği olarak tanımladığı 25 saniyeden yaklaşık 73 kat daha büyüktü. Sonuçlar, gezegenimizi savunmak için kinetik çarpma tekniğinin en iyi nasıl uygulanacağını değerlendirmek için de kullanılacak.
Yerçekimi için bir Aharonov-Bohm etkisinin saptanması
için Chris Overstreet, Peter Asenbaum, Mark Kaseviç ve ABD'deki Stanford Üniversitesi'ndeki meslektaşları yerçekimi için Aharonov-Bohm etkisini tespit ettikleri için.
İlk olarak 1949'da tahmin edilen orijinal Aharonov-Bohm etkisi, yüklü bir parçacığın dalga fonksiyonunun, parçacık sıfır elektrik ve manyetik alanların olduğu bir bölgede olsa bile bir elektrik veya manyetik potansiyelden etkilendiği bir kuantum olgusudur. 1960'lardan bu yana, bir elektron demetini bölerek ve iki demeti tamamen korumalı bir manyetik alan içeren bir bölgenin her iki tarafına göndererek etki gözlemlendi. Işınlar bir detektörde yeniden birleştirildiğinde, Aharonov-Bohm etkisi, ışınlar arasında bir girişim olarak ortaya çıkar.
Şimdi, Stanford fizikçileri bir etkinin yerçekimi versiyonu ultra soğuk atomlar kullanarak. Ekip, atomları yaklaşık 25 cm arayla ayrılan iki gruba ayırdı ve bir grup büyük bir kütle ile yerçekimsel olarak etkileşime girdi. Atomlar yeniden birleştirildiğinde, yerçekimi için Aharonov-Bohm etkisiyle tutarlı bir girişim sergilediler. Etki, Newton'un yerçekimi sabitini çok yüksek hassasiyetle belirlemek için kullanılabilir.
- Ödül alan tüm takımları tebrik ediyoruz ve 14 Aralık 2022 Çarşamba günü açıklanacak olan genel kazanan için bizi izlemeye devam edin.
