又到了年終歲尾，在我們告別2019年的時候，按照慣例，美國物理學會旗下專業科普網站https：//physics。aps。org/挑選了今年物理學發生的十大事件，致敬即將過去的一年。
所選的十大事件不僅包括里程碑級別的重大發現，還包括一些令人感到好奇或有趣的結果。
室溫超導似乎一步之遙
左：高壓下的富氫物質LaH10在零下13 ℃出現超導電性；右：LaH10的籠狀結構
（注：‘10’為下標）
零下13℃（ 260 K ）令人瑟瑟發抖，但對於研究超導的科學家來說，這是令人激動和嚮往的溫度。
在零下13℃時，美國和德國兩個研究組在一種富氫物質LaH10（注：‘10’為下標）中檢測到了超導性。這個結果打破了硫化氫在−70℃實現超導轉變溫度（ 203 K ）的記錄。實現室溫超導體的夙願似乎觸手可及。
利用量子效應提高引力波探測靈敏度
研究人員正在安裝量子壓縮光路
引力波天文臺LIGO和Virgo又升級他們的硬體了，旨在利用量子效應提高引力波探測器的靈敏度。
LIGO和Virgo是巨型鐳射干涉儀，原理如下圖所示。
引力波探測器原理
光源發射一束鐳射，經過分光鏡後分成兩半，各自進入一條長臂（臂長約4公里），並透過其末端的反射鏡反射後原路返回。這兩束同時返回的鐳射將相互抵消，探測器接收不到訊號。但當有引力波透過時，兩臂會被拉伸或壓縮（長度變化僅為質子大小的萬分之一），一直持續到引力波透過為止。此時，兩束鐳射無法同時返回，不會相互抵消，探測器將接收到光訊號。
引力波探測器置於真空中，但是，根據量子物理，真空並不是空無一物安靜祥和的，反而是非常熱鬧的，有虛粒子不斷出現和消失，受其影響，光子就不會走得那麼整齊劃一，因此，沒有引力波透過地球的時候，探測器也會接收到光訊號，這就是所謂的“
量子噪聲
”。只有引力波探測器臂長變化超出
量子噪聲
範圍，才能說探測到了引力波，那麼往往探測不到比較弱的引力波。
現在，引力波天文臺LIGO和Virgo採用技術手段降低量子噪聲，採用了40年前就有的技術——量子“壓縮”。經過這次升級，引力波檢測能力提高50%，還將提高系統對引力波源在天空中精確定位的能力。
確定中微子質量新上限
KATRIN的電子能譜儀
中微子是宇宙中含量最多的有質量粒子，但其質量依然是未解之謎。
德國卡爾斯魯厄氚中微子（KATRIN）實驗確定了
中微子的質量的上限——1.1 eV
（電子伏，這本是一個能量單位，是一個電子經過1伏特電勢差後所獲得的能量，根據愛因斯坦相對論，能量和質量是一回事，差一個光速的平方這樣一個因子，粒子物理裡常把能量單位eV用做質量單位），是之前直接測量到的質量上限的一半。
研究人員檢測了氚（氫的一種同位素）的放射性衰變，根據衰變產生的電子的能量，估算了衰變產物中反中微子的質量。KATRIN還將進行5年的測量，將實驗裝置的靈敏度再提高5倍，誤差低至0。2 eV。
中微子質量對於宇宙學模型來說很重要，並且有助於解決諸如為什麼宇宙中物質比反物質多等謎題。
中子滴線得到延伸
中子滴線停滯在元素週期表的前8個元素的中子滴線
（粉線 )
已經20年。2019年，日本科學家將中子滴線延伸至氟（F）和氖（Ne）
（綠線）
中子“滴線”保持不變已經20年，今年終於得到延伸。
滴線是元素的穩定和不穩定同位素之間的邊界線。之所以被稱為“滴線”，是因為如果再增加一箇中子，那麼這個中子就會毫無阻力地“滴”走。
知道了這個界限，研究人員就可以完善理論，從而更好地理解核穩定性的極限。
在此之前，已經有了最輕的8個元素的滴線圖，2019年又得到了氟和氖的滴線圖，即
我們現在有了10個元素的滴線圖
。
物理學家希望下一個元素的滴線不要讓物理學家再等上20年。下一代稀有同位素裝置計劃在兩年內投入使用，可能會將滴線延伸至鎂元素，即元素週期表中的第12號元素。
尋找生命的理論
物理學家喜歡這樣的理論：只有幾個方程，卻能解釋眾多複雜現象，並具有預言能力
Physics 網站上今年點選量最多的文章之一是關於尋找“生命理論”的，這個理論可以解釋生命因何存在以及如何運作。
實現這一目標的一種途徑是將生命的最基本的行為( 如複製和遺傳進化 )描述為由大量較簡單的有相互作用的成分產生的湧現現象。
湧現現象出現在許多無生命的凝聚態物質系統中。但是將這些無生命系統的技術應用到有生命的系統中是很困難的，如果物理學家想要發展生命理論，他們可能需要開發一套全新的工具。
目前，物理學家們正在努力一次只搞懂一個生物系統，並著眼於找到一個模型來對生命進行全面的描述。
性騷擾使本科女生逃離物理
Physics網站大多數內容聚焦於科研新進展，但仍有一些涉及物理學家生活的事件值得關注。
一項針對美國約500名學習物理的女性本科生的調查發現，3/4的人曾“在學習物理中”遭遇過某種形式的性騷擾，比如在物理實驗室、教室或物理系的活動中。
調查發現，這些經歷使很多女生在物理界感到孤立無援。這項研究和其他類似的研究“給我們物理界的所有成員敲響了警鐘，必須要行動起來做出改變”。
登月50年，反哺物理學
50年前，宇航員首次登上月球，他們還在月球上安裝了很多儀器，開創了科學研究的一個新時代
對物理學家很有用的儀器之一是鐳射反射器，它能夠將地球上發射來的鐳射束再反射回地球，進而測定測定月球與地球的距離，誤差只有幾毫米，從而對廣義相對論和牛頓萬有引力定律進行一些最精確的測試。
再有幾年，月球上會安裝一個新的反射器，它將把誤差控制在1毫米以內，足以測試廣義相對論的替代理論。
2014年，月球的鐳射反射器接收和反射鐳射束
月球上還將開展天文學研究，月球背面沒有來自地球的無線電波干擾，科學家建議在那裡建立一個射電接收器陣列，以研究宇宙的“黑暗時代”，即第一顆恆星誕生之前的時代。
把磁性量子氣體變成超固體
磁性原子（白色箭頭）的玻色-愛因斯坦凝聚體中原子由於相互作用形成“液滴”
（深藍色）
，淺藍色波紋為玻色-愛因斯坦凝聚體背景，整個系統為超固體
很少有材料能像超固體那樣讓人覺得燒腦，或許正因為此，物理學家花了幾十年在實驗室裡孜孜不倦尋找它。
超固體中的原子產生一種密度調製——類似於固體中原子的週期性排列，但同時也可以像超流體那樣無摩擦地流動。今年，有三個研究組報道磁性鏑和鉺原子的玻色-愛因斯坦凝聚體（BEC）具有超固體性質。
玻色-愛因斯坦凝聚的原理
簡單提一下，什麼是玻色-愛因斯坦凝聚體。
當溫度降到足夠低時，本來各自獨立的原子會變成一群“集體主義”的原子，“凝聚”在一個相同的量子狀態，整個系統就形成了“玻色-愛因斯坦凝聚體”。
磁性原子的玻色-愛因斯坦凝聚體（BEC）本身是超流體，但在適當的條件下，原子自組織成密集的液滴陣列，即產生了密度調製，超流性依然持續存在，於是得到了超固體。
此前，人們曾將玻色-愛因斯坦凝聚體置於光晶格中，用光場精心調節，得到超固體，但鏑和鉺原子的玻色-愛因斯坦凝聚體形成的超固體有意思的地方在於，它是由原子的相互作用“有機地”驅動形成的，而不是由外場驅動而來的。
聲音的重量
“說話不知道輕重”有了科學基礎
理論證明，聲波——如我們的聲音——攜帶有質量。在根本上講，聲音是物質內部原子位移的行波，只能傳播能量而不能傳播質量。
今年的一項研究發現聲波可以傳輸一小部分材料質量，令物理學家非常驚訝。聲波傳輸的質量（ 等於波的能量乘以一個與聲速和材料密度有關的因子 ）通常是非常小的，但在某些情況下是可以測量的。例如，玻色-愛因斯坦凝聚體中高能聲波的質量可能高達系統總質量的0。1%。
味覺物理學
物理學家們細細品味了兩種冬天常吃食物——威士忌和可麗餅
紐西蘭和法國兩名研究人員應用所謂的最優控制理論，設計了一種製作完美可麗餅的攻略。
他們的模型考慮了烹飪過程中的粘度變化和麵糊在鍋裡的流動，兩人詳細描述了鍋的傾斜度和手腕的運動情況
，這樣就可以做出沒有結塊的可麗餅。
美國威士忌產業中心肯塔基州的路易斯維爾大學的科學家發現美國威士忌有一種特有的性質，這種性質有助於發現非法的仿冒品和研究快速熟成的酒品。
研究人員發現，稀釋後的美國威士忌蒸發後會留下獨特的網狀結構，而蘇格蘭威士忌和其他蒸餾物則沒有這種結構。這種網狀結構就像威士忌的“指紋”，可以用於確定威士忌的型別和年份
資料來源：
Highlights of the Year
