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2024年，美國在基礎(chǔ)物理研究領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。
在微觀粒子領(lǐng)域，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家成功制造出了宇宙中已知第三重的元素鉝，為未來合成元素周期表中預(yù)測的最重元素（元素120）奠定了基礎(chǔ)。耶魯大學(xué)團(tuán)隊(duì)則開發(fā)了一項(xiàng)能夠檢測單個(gè)氦核衰變的技術(shù)，其高靈敏度使中微子的檢測成為可能。包括麻省理工學(xué)院在內(nèi)的一支國際研究團(tuán)隊(duì)首次將粒子物理學(xué)中關(guān)于原子核由夸克和膠子構(gòu)成的觀點(diǎn)，與傳統(tǒng)核物理學(xué)中將原子核視為相互作用的質(zhì)子和中子集合的看法結(jié)合起來，標(biāo)志著人們對于原子核結(jié)構(gòu)及強(qiáng)相互作用的理解邁出了關(guān)鍵一步。
在量子基礎(chǔ)研究和量子計(jì)算機(jī)方面，麻省理工學(xué)院物理學(xué)家在5層石墨烯中觀察到了難以捉摸的分?jǐn)?shù)電荷效應(yīng)，這是結(jié)晶石墨烯中“分?jǐn)?shù)量子反?；魻栃?yīng)”的首個(gè)證據(jù)，為新型量子計(jì)算提供了可能。倫斯勒理工學(xué)院研究人員成功制造出首個(gè)在室溫下運(yùn)行的強(qiáng)光物質(zhì)相互作用拓?fù)淞孔幽M器。此外，多個(gè)團(tuán)隊(duì)展示了有效的量子糾錯(cuò)技術(shù)，包括哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、QuEra計(jì)算公司以及谷歌量子AI團(tuán)隊(duì)，這意味著量子計(jì)算機(jī)向?qū)嵱没~出了重要一步。11月，谷歌最新一代量子芯片的糾錯(cuò)能力實(shí)現(xiàn)突破，為大規(guī)模容錯(cuò)量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
其他物理學(xué)研究領(lǐng)域也取得很多成果。例如，斯坦福國家加速器實(shí)驗(yàn)室的直線加速器相干光源發(fā)出了有史以來最強(qiáng)的X射線脈沖，為科學(xué)研究提供了強(qiáng)大工具。勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室研制出了太空飛行中分辨率最高的伽馬射線傳感器，將極大提升對小行星等天體的研究和探測能力。賓夕法尼亞州立大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)首次觀察到特殊準(zhǔn)粒子半狄拉克費(fèi)米子，有望促進(jìn)下一代電池、傳感器等技術(shù)發(fā)展。布法羅大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研制出性能最高的高溫超導(dǎo)導(dǎo)線段，為人類駕馭磁力開辟了全新可能，有望改變現(xiàn)有能源基礎(chǔ)設(shè)施，甚至實(shí)現(xiàn)商業(yè)核聚變。
