2021年度物理学十大亮点事件，中国科学成果在列

美国物理学会电子杂志《物理学》（Physics）挑选了今年物理学发生的十大事件，致敬即将过去的一年，希望每个人都迎来一个安全且光明的2022。

由于新冠病毒仍在肆虐，对很多人来说，生活仍旧处于极大的不确定性中。不过，如果从今年的物理学成果角度评判，物理学家们似乎相当好地利用了这一段困难时期，几乎所有物理学分支都出现了令人惊喜的发现、突破性成就或是饶有趣味的启示性研究。

在2021年即将画上句号之际，《物理学》回望、总结了物理学的几大高光时刻。

与太阳的约会

美国国家航空航天局的帕克太阳探测器现在已经是距太阳最近的人造物体了。今年4月，这枚探测器已经进入距太阳核心18个太阳半径处(约1300万千米)。

帕克探测器在那里进入了日冕中的高度磁化区域，磁能已经完全压制了等离子体的动能。

帕克探测器测量了该区域的等离子体湍流以及磁场波动，为研究太阳的科学家提供了他们梦寐以求的数据，以便后者研究太阳风形成机制。

此外，这些测量结果或许还能解决另一个长期困扰科学家的问题：为什么日冕的温度要比太阳表面高1000倍。

μ子对标准模型的挑战更强了

费米国家加速器实验室中的μ子g-2实验结果算得上是整个粒子物理学界最期待的了。今年，这个国际合作研究小组报告了一项有关μ子(μ子和电子很像，但更重)磁性的新测量结果。

早在2001年，就有实验结果表明，μ子的磁性要稍高于理论预言。物理学家对其中的差异很是感兴趣，因为导致这种差异的，可能是粒子物理学标准模型中没有涉及的粒子或相互作用。为了更好地说明这个问题，Physics今年还与豪尔赫·卡姆(Jorge Cham，也就是PHD Comics的作者)合作，用漫画的形式阐述μ子g-2实验结果反常(与理论预言不符)对物理学的重大意义。

进入量子计算优越性时代?

量子计算这个领域一直在快速发展。今年，在不到一个月的时间内，“最大量子计算机”的头衔就从谷歌转到了中国科学技术大学，又从中国科学技术大学转到了IBM。

中国科学技术大学的研究成果尤其引人注目，因为他们找到了能够证明计算机最终能够达到量子计算“优越性”的坚实证据。为了证实这个结论，中国科学技术大学的研究人员使用两台不同的量子计算机——一台以超导量子电路为基础，一台以光子干涉为基础——解决通过经典手段难以处理的“取样”问题。结果，这个研究团队在两台计算机的相应实验中，都发现了显著的量子加速效应，这就大大夯实了量子计算优越性的概念。

涌现更多女性物理学家

自物理学诞生以来，女性就一直在这个领域处于劣势地位，这显然并不公平。今年，Physics特别关注了女性从事物理学研究境况的改善以及仍旧需要纠正的问题。

今年，女性物理学家收获了这个领域中的一些最高级别奖项，并且敢于为了提升科学在社会中的地位而大胆发声。部分中东和亚洲国家——这些国家大多数STEM研究生都是女性——为提高女性在物理学研究中的参与度提供了结果令人鼓舞的案例。

另外，创建不强迫女性做改变的包容性社区也是近年来涌现出的一种大有希望的促进科研人员性别平衡的方式。

绿色材料更加智能

气候变化是一项涉及众多方面的巨大挑战。今年，材料科学家们在诸多新型材料(如电池、催化剂以及其他环保的能源解决方案)的研发中广泛引入了人工智能。

举例来说，科学家现在利用机器学习算法筛选大型化学数据集，搜索那些人类化学家可能忽视的关系。科学家借助这种方式发现了一些新材料，比如可以提高电池寿命的有机化合物。

此外，配合这类机器算法一同工作的，还有自动化实验室。实验室中的机器人根据算法结果快速合成并测试候选化学材料。这一领域的研究人员预计，通过人工智能的方法，可以将研发新材料的速度提高10倍。

谷歌的量子计算机造出了时间晶体

现在的量子计算机大多数只能进行简单计算，但研究人员证明，谷歌的“悬铃木”量子计算机可以执行另一种工作：模拟时间晶体——一种在工作周期中不断进化的量子系统。

不过，奇怪的部分在于：在量子计算机上，时间晶体模拟过程与真实过程之间的区别模糊了。经典计算机只能模拟时间晶体的行为，但构成研究人员所用设备的多体量子系统就像真实的时间晶体那样运作。因此，量子计算机能做的，不只是计算!

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