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《物理世界》揭晓2025年十大科学突破

英国杂志《物理世界》12月12日公布了2025年十大科学成果排行榜,研究成果涵盖天文学、反物质、原子分子物理等领域。编辑团队根据三个主要标准从 2025 年报道的所有科学发现中选出了十大突破:对知识和理解的重大贡献、对科学进步或实际应用的重大价值以及对读者的普遍吸引力。其中,中科院团队在二维材料领域的主要进展——首个二维金属材料的研制入选。以下是今年十大突破(排名不分先后)。首个二维金属材料创制成功 中科院团队突破传统认识,制备出单原子层超薄金属圣时间。其厚度仅为人类头发直径的十分之一。通过熔化金属并使用单层二硫化钼作为范德华砧进行挤压,团队成功实现了原子极限厚度下各种二维金属的通用制备。这一成果被认为是二维材料领域的重大进展,为研究二维金属独特的物理性质及相关应用打开了大门。小行星样本揭示生命起源的线索国际研究小组在从近地小行星“贝努”返回的样本中发现了盐、氨、烟气、富含氮/氧的有机物和超新星尘埃的痕迹。这些样本由 NASA 的 Osiris-Rex 探测器于 2020 年采集,其复杂的化学成分支持了这样的假设:小行星撞击可能为早期地球带来了生命形成所需的原材料。。这项研究不仅加深了我们对生命起源的认识,而且揭示了太阳系天体的形成机制。首次观察到分子超流性 包括加拿大不列颠哥伦比亚大学在内的一个联合团队首次观察到分子氢的超流性。该团队克服了氢在超流体温度下采用的问题,通过将分子氢团簇与氦液滴结合并嵌入甲烷分子作为探针,历经近20年,成功探测到了超流体转变。这一突破将为探索量子行为和经典行为之间的界限开辟新的方法。空心光纤打破了通信传输的限制。由英国南安普顿大学和微软Azure Fiber组成的团队开发出一种新型空心光纤。其核心使用空气代替传统玻璃,并使用玻璃膜来反射光波。测试表明,该光纤的信号衰减比标准光纤低35%,传输速度提高45%。预计它将减少长距离通信中对放大器的需求,并为更快、更友好的网络基础设施奠定基础。质子弧疗法临床治疗意大利特兰托质子治疗中心团队率先完成质子弧疗法(PAT)的临床应用。该技术通过弧形路径以多个角度提供质子束,优化肿瘤靶向剂量分布。在对比验证传统扫描方案后,团队成功对9名癌症患者进行了PAT治疗,标志着质子治疗技术进入了新阶段。蛋白质量子位能够在活细胞中进行磁感应美国芝加哥大学的一个团队使用荧光蛋白来产生可以在活细胞中合成的量子位。蒂这种直径为3纳米的蛋白质具有钻石中的轻质氮中心,经过基因改造后可以在细菌中表达,并实现对比度8%的磁场传感,为细胞内的原位磁共振测量提供了新工具。反质子自旋获取的定量精确测量欧洲核子研究中心的基础合作小组首次实现了对单个反质子自旋的相干操纵。通过冷却反质子并将其捕获在电磁阱中,并使用微波脉冲控制其自旋状态,测量精度比以前提高了 16 倍。这一突破为测试反物质对称性提供了前所未有的精度,有可能揭示超出标准模型的新物理学。智能手机网络正在构建地震预警系统 加州大学伯克利分校和谷歌联手使用内置加速度计构建地震预警网络全世界 Android 手机的用户。在2021年至2024年的测试期间,系统平均每月检测到312次地震(震级1.9-7.8级),并向受影响的用户发送警报。这种低成本的解决方案有望填补传统地震监测网络的覆盖空白,并协助灾后应急响应。第一张气态巨行星的天气图已经绘制出来。德国哥廷根大学的一个团队通过对系外行星 wasp-127b 的大气进行光谱分析,绘制了第一张系外行星的天气图。研究发现,该行星存在时速3.3万公里的超音速风,两极和赤道温差超过1000摄氏度。大气中水蒸气的发现表明可能存在特殊的降水过程,为系外行星气候研究树立了新的基准。单原子显微镜成像更加清晰。一个团队包括g 美国马里兰大学利用电子显微镜技术,获得了二维材料二硒化钨中单个原子的清晰图像,分辨率为15皮米,分辨率为原子尺寸的十分之一。该技术首次直接观测到莫尔晶格中的集体振动(莫尔声子),为理解材料的微观相互作用和定量设计新型材料提供了基础方法。 (记者张梦然) (编辑:韩璐)