电场捕获的锶离子。图片来源：《物理世界》杂志网站
新型薄膜钙钛矿X射线探测器的灵敏度是传统硅探测器的100倍。
尽管新的王冠流行病在世界许多地方仍在肆虐，但这并没有阻止科学家探索宇宙和自然的脚步。 2020年，许多重大技术突破将继续出现，这将带给我们惊喜，也将改变我们的生活。更好。
根据提高我们的知识或科学认识方面取得的重大进展，对科学进展和实际应用的重要影响，英国《物理世界》杂志的编辑对今年发布在网站上的数百项研究结果进行了严格筛选，根据读者的浓厚兴趣，选择了十个最重要的突破。
首次拍摄量子测量过程的快照
来自瑞典，德国，西班牙和其他国家的科学家使用一系列“弱”测量来探索量子力学中叠加态崩溃的性质。测量量子系统将导致其发生变化，从而迫使量子系统进入某种经典状态，这是量子力学中奇怪但基本的方面之一。但是最新的研究表明，某些测量不会破坏所有的量子信息。
在以单个锶离子为对象的实验中，研究小组拍摄了一系列“快照”。结果表明，该测量不是瞬时的，而是逐渐将量子叠加态变为经典态。
原则上，“弱”测量过程可以检测这些量子状态中的错误而不会破坏它们，因此，这项工作可能有助于提高量子计算机的勘误能力。
第一个室温超导体可用
美国科学家观察到高压富氢材料在高达15摄氏度的温度下具有超导性。
超导体可以零电阻导电，从核磁共振扫描仪中使用的高磁场磁体到粒子加速器已得到广泛使用。但是，超导体必须在操作过程中冷却到非常低的温度，成本高，并且使用氦气。因此，凝聚态物理学家一直期望开发出可以在室温下工作的超导材料。
在最新的研究中，科学家制造的碳氢硫化氢材料将超导温度的先前记录提高了约35摄氏度。在室温下首次观察到超导性。但是，这需要高达260万个大气压的高压。相信改变材料的化学组成可以降低所需的压力。
这些突破涵盖了材料科学，量子力学，天文学，医学，物理学等多个学科。这些突破的目的是扩大人类认知的范围，使人类生活更健康，更好。
新型钙钛矿X射线探测器可用
美国科学家已经开发出一种使用薄膜钙钛矿的新型超灵敏X射线探测器。它的灵敏度比传统的硅探测器高出几个数量级，并且大大降低了辐射和成本。
研究人员在这种钙钛矿薄膜探测器中使用了同步加速器光束线，发现钙钛矿材料的X射线吸收系数平均比硅高10-40倍。这种新型的X射线检测器比传统的检测器更灵敏。硅检测器高出100倍，并且仅需非常低的辐射剂量即可生成医学图像和牙科图像。也就是说，它可以用更少的X射线生成与今天相同质量的图像。这对需要X射线扫描这对成像患者来说是个好消息。另外，构建大规模的这种探测器阵列的成本应该比相同尺寸的半导体探测器阵列的成本低得多。
在液晶中观察到铁电向列相
美国科学家首次在液晶中发现了铁电向列相。在该阶段，液晶的特定质量（域）中的所有分子都大致指向同一方向。早在1910年，美国物理化学家彼得·德拜（Peter Debye）和德国犹太理论物理学家马克斯·伯恩（Max Born）提出了相关的假设，这些假设终于在100多年后得到了证实！
在最新的研究中，科学家发现，当对称为RM734的有机分子施加弱电场时，含有液晶的细胞边缘会出现一系列明亮的颜色。事实证明，与传统的向列液晶不同，铁电向列RM734对电场更敏感。
尽管科学家需要进一步发现在室温下会出现这种现象的物质，但铁电向列物质无疑可以在许多领域找到其功能，例如新的显示屏和重建的计算机内存。
科学家为声速设定了上限
英国和俄罗斯的科学家通过计算证明，固体和液体中声音传播速度的上限取决于两个基本常数：精细结构常数和质子与电子的质量比。
他们使用大量不同的材料进行了实验，并证实了声波的速度随着传播介质中原子质量的增加而降低，并据此推测声波的速度在固体氢中传播最快，并通过计算，他们发现声波与固体氢理论相近。传播速度的极限值：36 km / s。
研究人员说：“了解固体中声波的特性可以使许多学科受益。例如，地震学家可以利用地球深处地震引起的声波来了解地震的性质和地球的组成。弹性（包括承受压力的能力）是相关的，材料科学家也对此感兴趣。”
新型太阳中微子被发现
意大利太阳中微子实验（Borexino）合作小组检测到了在太阳碳氮氧循环（CNO循环）中未见到CNO中微子之前的中微子。
Borexino检测器由278吨极纯液体闪烁器组成。研究人员做出了巨大的努力，以最大程度地减少来自Borexino检测器的背景辐射的影响，然后做出了最新发现。这一发现证实了80年前科学家提出的恒星核合成理论，并且还可以激发物理学家使用下一代中微子探测器来解决太阳的“金属丰度之谜”-有关碳的问题氮和氧丰度的未解之谜。
混合粒子束提高了粒子治疗的准确性
由德国和英国科学家组成的科研团队证明，混合粒子束可以同时进行癌症治疗和治疗后监测。
他们的基本思想是使用既包含碳离子又包含氦离子的粒子束。其中，碳离子可用于照射目标肿瘤。氦离子可以直接穿透患者的身体，可用于成像。
研究人员在海德堡离子束治疗中心使用骨盆模型进行了实验。结果证明了使用混合粒子束监测人体内部和局部解剖结构变化的潜力，这可以使粒子治疗更加准确，并最终为癌症患者的治疗带来更好的结果。
将扭曲的电子设备应用于光子
由来自中国，美国和其他国家的科学家组成的国际团队证明，在二维三氧化钼的扭曲层中，光可以透射而不会发生色散和衍射，并且分辨率比衍射高出一个数量级。限制。
他们的研究基于“魔角”石墨烯的发现，该石墨烯使用二维材料的扭曲层来改变光子（而非电子）的传播特性。
他们指出，“扭曲电子”催生了一系列有关超导性和电子状态的研究。新的“扭曲光子学”也有望用于纳米成像，量子光学，量子计算和低能光信号处理中。 “展示你的技能。”
直接带隙硅基光发射器研制成功
荷兰和德国的科学家已经开发出一种直接带隙硅基材料，该材料可发射可用于通信的光。
通常情况下，硅的电子带隙是间接的，这意味着硅具有较弱的发光能力，必须与其他半导体材料结合才能制成有效的光电器件。
为了产生直接的带隙，研究人员必须开发一种具有六方晶体结构（不常见的钻石结构）的硅锗合金晶体。
在最新研究中，科学家们开发了发射红外线的合金纳米线。研究人员说，这种新的硅基材料除了可用于光通信和光计算领域外，还可用于开发化学传感器。
量子波“踢”了大镜子
麻省理工学院的于浩存，与激光干涉引力波天文台（LIGO）的科学合作小组成员一起，首次测量了量子涨落对人类尺度上物体的宏观影响。
他们的研究报告指出，即使微小的量子波动很小，它仍然可以“踢” LIGO中重达40公斤的镜子，使物体移动得很小，他们测量的范围超出了这一范围。 -LIGO检测器中的量子噪声足以将大镜子移动10-20米。这种位移是由量子力学预测的。对于这种大小的宏观物体，科学家过去从未做到过。通过这种类型的测量。
这项研究可以改善LIGO，欧洲的“处女座”引力波干涉仪以及未来的天文台观察引力波的能力。
