Fizik dünyası 10'ün nükleer ve tıbbi fizik, kuantum hesaplama, lazerler, antimadde ve daha fazlası alanlarındaki araştırmaları içeren Yılın En İyi 2024 Atılımını duyurmaktan mutluluk duyar. En İyi On, Fizik dünyası Yılın Çıkış Yapanı, 19 Aralık Perşembe günü açıklanacak.
Editör ekibimiz 1 Ocak'tan bu yana aktardığımız tüm bilimsel keşifleri inceledi ve en önemli olduğunu düşündüğümüz 10 tanesini seçti. Rapor edilmesinin yanı sıra Fizik dünyası 2024 yılında atılımların aşağıdaki kriterleri karşılaması gerekiyor:
- Bilgi veya anlayışta önemli ilerleme
- Bilimsel ilerleme ve/veya gerçek dünya uygulamalarının geliştirilmesi için çalışmanın önemi
- genel ilgi alanı Fizik dünyası okuyucular
İşte o zaman, Fizik dünyası 10'ün En İyi 2024 Çığır Açan Gelişmesi, belirli bir sıraya göre listelenmemiştir. Dinleyebilirsiniz Fizik dünyası editörlerimiz adaylarımızın her biri için dava açıyor Fizik Dünyası Haftalık podcastVe, 2024 Yılının En İyi Gelişmesini kimin kazandığını keşfetmek için gelecek hafta tekrar gelin.
ABD'deki Stanford Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibine, canlı farelerin derisi geçici olarak şeffaftırBiyolojik dokuyu optik teknikler kullanarak görüntülemenin zorluklarından biri, dokunun ışığı dağıtması ve bu da onu opak hale getirmesidir. Zihao Ou (şu anda Dallas'taki Teksas Üniversitesi'nde), Mark Brongersma ve GuoSong Hong, yaygın sarı gıda boyası tartrazinin yakın-ultraviyole ve mavi ışığı güçlü bir şekilde emdiğini ve biyolojik dokuyu şeffaf hale getirmeye yardımcı olabileceğini buldu. Boyayı canlı farelerin karın, kafa derisi ve arka bacaklarına uygulamak, araştırmacıların herhangi bir cerrahi müdahaleye gerek kalmadan karaciğer, ince bağırsak ve mesane gibi iç organları deri yoluyla görmelerini sağladı. Ayrıca kemirgenlerin beyinlerindeki kan akışını ve arka bacaklarındaki kas sarkomer liflerinin ince yapısını da görselleştirebildiler. Etki, boyayı basitçe yıkayarak tersine çevrilebilir. Bu "optik temizleme" tekniği şimdiye kadar yalnızca hayvanlar üzerinde gerçekleştirildi. Ancak insanlara genişletilirse, bazı invaziv biyopsi türlerinin geçmişte kalmasına yardımcı olabilir.
Için AEgIS CERN'de işbirliği ve Kosuke Yoshioka ve Tokyo Üniversitesi'ndeki meslektaşları, bağımsız olarak gösterdikleri için Pozitronyumun lazerle soğutulması. Elektron ve pozitronun atom benzeri bağlı hali olan pozitronyum, fizikçilerin antimaddeyi incelemesine olanak sağlamak için laboratuvarda yaratılır. Şu anda, atomların büyük bir hız dağılımına sahip olduğu ve hassas spektroskopiyi zorlaştıran "sıcak" bulutlarda yaratılır. Pozitronyumun düşük sıcaklıklara soğutulması, antimaddenin özelliklerini incelemek için yeni yollar açabilir. Ayrıca araştırmacıların bir ila iki büyüklük sırası daha fazla antihidrojen üretmesini sağlar - fizikçilerin büyük ilgisini çeken bir pozitron ve bir antiprotondan oluşan bir antiatom. Araştırma ayrıca, belirli spektral çizgileri öngören kuantum elektrodinamiği gibi parçacık fiziğinin Standart Modelinin mevcut yönlerini test etmek ve yerçekiminin antimadde üzerindeki etkilerini araştırmak için pozitronyumun kullanılmasının yolunu açar.
için Roman Bauer İngiltere'deki Surrey Üniversitesi'nde Sırasında İşaretle Almanya'daki GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırma Merkezi'nden ve Nicolò Cogno GSI ve Massachusetts General Hospital/Harvard Tıp Fakültesi, ABD'den bir hesaplama modeli oluşturma Bu, akciğer kanseri hastalarında radyoterapi sonuçlarını iyileştirebilir. Radyoterapi, akciğer kanseri için etkili bir tedavidir ancak sağlıklı dokuya zarar verebilir. Radyasyon hasarını en aza indirmek ve tedaviyi kişiselleştirmeye yardımcı olmak için ekip, mikroskobik ve nanoskobik ölçeklerde alveollerin (akciğerlerdeki küçük hava kesecikleri) ışınlanmasını simüle etmek için bir akciğer dokusu modelini bir Monte Carlo simülatörüyle birleştirdi. Her hücreye verilen radyasyon dozuna ve dağılımına dayanarak, model her hücrenin yaşayıp yaşamayacağını tahmin ediyor ve radyasyon hasarının şiddetini tedaviden saatler, günler, aylar hatta yıllar sonra belirliyor. Daha da önemlisi, araştırmacılar modellerinin çeşitli laboratuvar ve hastanelerden gelen deneysel gözlemlerle eşleşen sonuçlar verdiğini buldular ve bu da prensipte klinik bir ortamda kullanılabileceğini gösteriyor.
için Walter de Heer, Lei Ma ve Tianjin Üniversitesi ve Georgia Teknoloji Enstitüsü'ndeki meslektaşları ve bağımsız olarak Marcelo Lozada-Hidalgo Manchester Üniversitesi ve çok uluslu bir meslektaş ekibinin Grafenden yapılmış işlevsel bir yarı iletken yaratmakve grafeni kullanmak için hem bellek hem de mantık işlevlerini destekleyen bir anahtar yapınsırasıyla. Manchester liderliğindeki ekibin başarısı, grafenin hem protonları hem de elektronları iletme yeteneğini, bir proton akımıyla mantık işlemleri gerçekleştirirken aynı anda bir miktar belleği bir elektron akımıyla kodlayan bir cihazda kullanmaktı. Bu işlevler normalde ayrı devre elemanları tarafından gerçekleştirilir, bu da veri aktarım sürelerini ve güç tüketimini artırır. Tersine, de Heer, Ma ve meslektaşları, kolayca yürütebilirler. Onların yeni "epigrafen"i, silikon gibi, bir transistöre dönüştürülmesine izin verebilecek bir bant aralığına sahiptir, ancak silikonun sahip olmadığı yüksek termal iletkenlik gibi olumlu özelliklere sahiptir.
için David Moore, Jiaxiang Wang ve ABD'deki Yale Üniversitesi'ndeki meslektaşları bireysel helyum çekirdeklerinin nükleer bozunmasını tespit etmek radyoaktif kurşun-212 atomlarını mikron büyüklüğündeki bir silika küreye yerleştirerek ve çekirdekler küreden kaçarken kürenin geri tepmesini ölçerek. Teknikleri momentumun korunumuna dayanır ve 10 kadar küçük kuvvetleri ölçebilir-20 N ve 10 kadar küçük ivmeler-7 g, Burada g Dünya'nın yerçekimi çekiminden kaynaklanan yerel ivmedir. Araştırmacılar, benzer bir tekniğin bir gün, helyum çekirdeklerinden çok daha az kütleli olan ancak aynı şekilde belirli nükleer reaksiyonlarda bozunma ürünleri olarak yayılan nötrinoları tespit etmek için kullanılabileceğini umuyorlar.
için Andrew Denniston ABD'deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde Tomáš Ježo Almanya'nın Münster Üniversitesi'nde ve uluslararası bir ekipte ilk kez atom çekirdeklerinin iki farklı tanımını birleştirmek. Çekirdeklerin kuarklar ve gluonlardan oluştuğu parçacık fiziği perspektifini, çekirdekleri etkileşimli nükleonların (protonlar ve nötronlar) koleksiyonları olarak ele alan geleneksel nükleer fizik görüşüyle birleştirdiler. Ekip, iki nükleonun olağanüstü bir şekilde yakınlaştığı ve yalnızca femtosaniyeler boyunca güçlü etkileşimlere girdiği geçici etkileşimler olan kısa menzilli ilişkili nükleon çiftleri hakkında yeni bilgiler sağladı. Model, çok farklı kütlelere sahip 19 farklı çekirdeği (helyum-3'ten kurşun-208'e) içeren saçılma deneylerinden elde edilen deneysel veriler kullanılarak test edildi ve iyileştirildi. Çalışma, nükleer yapı ve güçlü etkileşimler anlayışımızda önemli bir adım ileriyi temsil ediyor.
için Jelena Vučković, Joshua Yang, Kasper Van Gasse, Daniil Lukinve ABD'deki Stanford Üniversitesi'ndeki meslektaşları, bir kompakt, entegre titanyum:safir lazer pompa kaynağı olarak yalnızca basit bir yeşil LED'e ihtiyaç duyan. Titanyum:safir lazerin maliyetini ve ayak izini üç büyüklük sırasına ve güç tüketimini iki katına düşürdüler. Geleneksel titanyum:safir lazerler yüksek güçlü lazerlerle pompalanmalıdır - ve bu nedenle 100,000 dolardan fazla maliyeti vardır. Buna karşılık, ekip cihazını 37 dolarlık yeşil lazer diyot kullanarak pompalayabildi. Araştırmacılar ayrıca daha önce titanyum:safir lazerle mümkün olmayan iki şeyi başardılar. Lazer ışığının dalga boyunu ayarlayabildiler ve bir titanyum:safir lazer amplifikatörü yaratabildiler. Cihazları, bilimsel araştırma ve endüstride önemli roller oynayan bir lazer türünün demokratikleşmesine doğru önemli bir adımı temsil ediyor.
için Mikhail lukin, Dolev Bluvstein ve Harvard Üniversitesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki meslektaşları QuEra Bilişimve bağımsız olarak Hartmut Neven ve meslektaşları Google Kuantum AI ve onların işbirlikçileri, için 48 mantıksal kübitli bir atomik işlemcide kuantum hata düzeltmesinin gösterilmesi, Ve için yüzey kod eşiğinin altında kuantum hata düzeltmesinin uygulanması süperiletken bir çipte sırasıyla. Çevreyle etkileşimlerden kaynaklanan hatalar - gürültü - her kuantum bilgisayarının Aşil topuğudur ve bunları düzeltmek "tanımlayıcı zorluk” teknoloji için. Çok farklı kuantum sistemleriyle çalışan bu iki ekip, bu zorluğun üstesinden gelmek için önemli adımlar attı. Bunu yaparken, kuantum bilgisayarlarının bilimsel araştırmalar için sadece gürültülü, orta ölçekli araçlar değil, pratik problem çözme makineleri olma olasılığını çok daha fazla artırdılar.
Dolaşık fotonlar gizlemek ve artırmak görüntüleri
Görüntülemede dolanık fotonların akıllıca kullanımı için iki ilgili ekibe. Her iki grup da şunları içerir: Chloé Vernière ve Hugo Defienne Fransa'daki Sorbonne Üniversitesi'nden ikili olarak Bir görüntüyü ışık huzmesine kodlamak için kuantum dolanıklığını kullandıEtkileyici olan şey, görüntünün yalnızca tek foton duyarlı bir kamera kullanan bir gözlemci tarafından görülebilmesidir - aksi takdirde görüntü görüş alanından gizlenir. Bu teknik, saçılmaya karşı duyarlılığı azaltılmış optik sistemler oluşturmak için kullanılabilir. Bu, biyolojik dokuların görüntülenmesi ve uzun menzilli optik iletişimler için yararlı olabilir. Ayrı bir çalışmada, Vernière ve Defienne, Patrick Cameron İngiltere'deki Glasgow Üniversitesi ve diğerleri Uyarlanabilir optik görüntülemeyi geliştirmek için dolanık fotonları kullanınEkip, tekniğin geleneksel parlak alan mikroskopisinden daha yüksek çözünürlüklü görüntüler üretmek için kullanılabileceğini gösterdi. Geleceğe bakıldığında, bu uyarlanabilir optik tekniği kuantum mikroskoplarının geliştirilmesinde önemli bir rol oynayabilir.
Için Çin Ulusal Uzay Yönetimi Ay'ın uzak tarafından ilk kez materyal alınması, Çin'in dünyanın önde gelen uzay uluslarından biri olduğunu doğruladı. Ay'ın uzak tarafına iniş - her zaman Dünya'dan uzağa bakar - uzaklığı ve az sayıda düz yüzeye sahip dev kraterlerden oluşan arazisi nedeniyle zordur. Aynı zamanda, bilim insanları keşfedilmemiş uzak tarafla ve yakın taraftan neden bu kadar farklı göründüğüyle ilgileniyorlar. Chang'e-6 görevi 3 Mayıs'ta başlatıldı dört parçadan oluşur: bir yükseltici, iniş aracı, geri dönüş aracı ve yörünge aracı. Yükseltici ve iniş aracı, Güney Kutbu-Aitken Havzası'nın kuzeydoğu tarafında bulunan Apollo havzasına 1 Haziran'da başarıyla indi. İniş aracı, 1.9 saat içinde yaklaşık 48 kg malzeme elde etmek için robotik kepçesini ve matkabını kullandı. Daha sonra yükseltici iniş aracının tepesinden havalandı ve geri dönüş aracı Dünya'ya geri dönmeden önce geri dönüş aracı-yörünge aracına kenetlendi ve 25 Haziran'da İç Moğolistan'a indi. Kasım ayında, bilim insanları ilk sonuçlar Görevde bazalt parçalarının bulunmasıyla - bir tür volkanik kaya - 2.8 milyar yıl öncesine kadar uzanıyor, o zamanlar ayın uzak tarafının volkanik olarak aktif olduğunu gösteriyor. Bilim insanları daha fazla parçayı analiz ettikçe önümüzdeki aylarda ve yıllarda daha fazla bilimsel keşif beklenebilir.
Fizik dünyasıYılın Atılımı'nın kapsamı aşağıdakiler tarafından desteklenmektedir: Fizikte İlerleme Raporlarıçığır açan araştırmalarınız için benzersiz bir görünürlük sunar.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/top-10-breakthroughs-of-the-year-in-physics-for-2024-revealed/
