新年假期即将结束，这意味着该是美国体育协会（American Physical Community） 年度 回顾的时候了 。 事实证明，这一年在各个方面都很有趣-包括基础发现和技术成就。
年度发现：石墨烯中的超导性
也许这一年的主要发现是两层石墨烯的超导性 。 底线很简单：拿一张石墨烯，再放一点石墨烯，稍微旋转一下。 当“魔术”角约为1.1º时，该结构在约1 K的温度下变得超导。该温度对于任何实际应用而言都太低了，并且开放浆粕完全不同：事实证明，超导两层石墨烯的行为与高温超导体。
值得回顾的是，高温超导的性质仍然难以理解，仅在YBaCuO型复杂晶体中观察到。 模拟这种物质以了解其中发生的事情几乎是不可能的任务。 因此，无与伦比的简单石墨烯可以揭示自然的半个世纪之谜，这一事实令人惊讶。 石墨烯的使用更加方便-可以将其放置在磁场/电场中，以不同的角度旋转，所有这些操作已经完成了不止一次，并且已经得到了很好的研究，因此有一些值得比较的地方。
目前尚不清楚发生了什么，但基本思想很清楚：两张石墨烯的应用形成了一个复杂的图案，该图案在几十个原子的距离处重复出现（图片中的黄线）。 这会产生一个周期性的超晶格，该晶格会影响石墨烯的能量区，并导致“魔术”角的超导性。 双层材料的研究已经被全世界数十个科学小组所采用，显然，在未来几年中，我们将获得非常有趣的结果。
年度惊喜：中微子振荡
中微子是经常出现在核反应中的超轻基本粒子。 今天，我们知道三种类型的中微子（电子，介子和tau中微子）。 他们可以动态地从一种类型转变为另一种类型-这种奇妙的效果被称为中微子振荡 （哈布雷（Habré）受到好评），其发现获得了2015年诺贝尔奖。
这次， 费米实验室 传来有趣的消息。 在MiniBooNE实验中，产生了介子中微子，并研究了它们向电子的转化。 事实证明，中微子振荡的发生频率比预期的高得多。 最简单的解释之一是存在第四种中微子-所谓的无菌中微子 。 与其他类型的中微子不同，无菌中微子仅通过重力与周围的物质相互作用（因此，几乎不可能直接检测到它们），但是它们会影响中微子振荡的频率。
原则上，这种理论早已为人所知。 但是，新型中微子的引入大大改变了基本粒子的标准模型。 现在计划进行精炼实验（位于Fermilab的MicroBooNE，位于Kalinin NPP的DANSS），到目前为止，无菌中微子的问题仍然悬而未决。
年度之谜：暗物质
众所周知，宇宙的很大一部分是由暗物质组成的，暗物质是一种未知的性质未知的物质，它构成了星系的主体。 长期以来，暗物质作用的主要候选者是WIMPs-未知的块状基本粒子仅通过重力与外界相互作用（例如上述无菌中微子）。 建立了许多不同的检测器来搜索它们，但没有一个能带来积极的结果，因此，现在的兴趣正逐渐转向其他可能的解释。
霍金半个世纪前提出的最简单的替代方法是黑洞-它们是巨大且不可见的。 例如，在宇宙诞生之初，在原子出现之前就已经形成了质量为10 -8至10太阳质量的主要黑洞 。 如果存在这样的物体，那么我们不时必须观察它们如何穿过可见的恒星盘，由于引力透镜的作用而扭曲它们的形状和亮度。
在去年的一项工作中，作者寻找观察到的1a型超新星的类似畸变。 无济于事。 这意味着质量大于0.01太阳质量的主要黑洞显然不足以解释所有观察到的暗物质。 但是，它们可以构成其中的一部分。
另一个有趣的结果是星际氢吸收的研究。 事实证明，在宇宙的某些早期阶段，氢比模型预测的要冷得多。 对此最合理的解释是由于与暗物质粒子的相互作用而使星际气体冷却。 它没有揭示其本质，而是通过黑洞证明了这一假设。 简而言之，到目前为止，寻找暗物质仍然是一个经典的科学谜团：没有什么是清楚的，而是非常好奇的。
年度保守派：希格斯·玻色子和标准模型
大家都听说过2012年希格斯玻色子的发现。 这项任务并非易事，要检查我们是否正确理解其在标准模型中的作用以及与其他基本粒子相互作用的特征，甚至变得更加困难。 根据该理论，与费米子相互作用的力随着费米子质量的增加而增长，因此最容易观察到与它们最重的相互作用。 实际上，过去一年在此主题上有两个结果。
首先，欧洲核子研究组织（CERN）的ATLAS和CMS合作证明了希格斯玻色子与一对顶级夸克和顶级反夸克的诞生（即所谓的ttH过程）。 做到这一点的道路很棘手，有一次似乎ttH过程比预期的要好 （ 很好的回顾 ），但是2018年的结果表明一切都与标准模型完全一致。
相同合作的第二个结果是希格斯玻色子衰减为夸克和反夸克。 这里的原理是相同的：衰变产物越重，发生的可能性就越大。 但是，希格斯玻色子没有足够的能量衰减到最重的顶夸克和顶反夸克；因此，最有可能（58％）衰减到b-夸克和b-反夸克。 问题在于，碰撞到质子的质子会衰减成相同的夸克-反夸克对，因此我们必须选择在最小的质子实验条件下质子碰撞产生的噪声。 同样，结果与标准模型的预测相吻合-因此显然在这一领域没有新的物理学可以指望。
年度人造卫星：Micius
几年前，我谈到了中国量子卫星Micius的发射。 在此期间，他成功地为卫星量子互联网铺平了道路， 展示了北京和维也纳之间的量子密钥分配。 密钥是在卫星在地面站上飞行期间生成的，比特率是3–9 kb / s，一次就可以得到50至100 KB的密钥。
量子互联网的演示同样精彩。 您还记得，广播中发送的第一条消息是莫尔斯电击打的名字“亨利·赫兹”。 沿袭传统，卫星量子互联网上的第一条消息是中国哲学家Mo-Tzu（以他的名字命名的卫星）和EdwinSchrödinger（居住在维也纳）的照片。
下一个演示是中国和奥地利科学院之间的视频会议加密。 视频使用AES算法加密，其128位密钥每秒更改一次。 结果，仅72 KB的密钥用于持续75分钟的视频会议。
在不久的将来，Micius的业务将继续使用新的卫星。 它将产生波长为1550 nm的纠缠光子，其中来自太阳的照射会稍少，而大气的透射率将比当前的850 nm略高。 再加上新的地面探测器（已经成功测试过 ），这将使它不仅可以在晚上，而且可以在白天从卫星接收信号。 而发射到更高的轨道将增加卫星的可见度时间。 到目前为止，一切都进行得很顺利；剩下的只是希望创作者风生水起。
年度革命：重新定义SI系统
千克标准-与美国度量衡商会相同的铂铱圆柱体-将于2019年5月20日辞职。 新公斤将通过基本常数之一-普朗克常数确定。 随之而来的是，开尔文度（将与玻耳兹曼常数有关），安培数（将通过电子的电荷表示）和摩尔数（其中将精确地有6.02214076 x 10 23个原子）的定义也会改变。 因此，从现在开始， 将通过基本物理常数确定 SI系统的所有值。
新的SI单位制非常漂亮，因为我们不再以对我们方便的单位来衡量物理量，而是将单位附加到全世界相同的物理实体上。 例如，一米正好等于光在真空中在1/299 792 458秒内传播的距离。 数字299792792458是准确的，因为我们自己设置。 继而，通过铯原子中的两个能级设置第二个能级，它们之间的距离恰好等于9192631770 Hz。 因此，从崇拜标准的计量学变成了一个配方：铯原子，光速和普朗克常数在各处都相同，并且如果您突然被带到火星，则可以恢复整个单位系统。
年度视频：成长中的水晶
用电子显微镜拍摄的原子分辨率照片不会令任何人惊讶。 另一件事-视频，甚至什么！ 巴黎的一个小组设法拍摄了砷化镓晶体如何从过饱和溶液中逐层地逐原子生长：
原则上，这里没有什么新鲜的东西-晶体生长的特征早已得到充分研究，并在半导体工业中得到积极应用。 但是，您看到的视频令人着迷。
年度纳米技术：最快的陀螺
来自苏黎世高等技术学校和普渡大学的两个小组展示了一种以每秒超过十亿转的速度展开纳米粒子的方法。 为此，将纳米颗粒（大小为100-200纳米的玻璃滴或哑铃）捕获到由聚焦激光形成的光学镊子中。 如果激光偏振是圆形的，则激光束具有可以传递到粒子的旋转力矩，从而使粒子扭曲。
当然，光子的旋转力矩很小，因此展开过程非常缓慢-在几分钟的时间内。 纳米颗粒相对于周围空气的减速也是一个障碍；因此，仅在深真空（10 -5 mbar）下才能达到最大速度。 但是结果却令人印象深刻：在最大速度下，离心力几乎使纳米颗粒破裂，因此这项技术对于测量材料的强度可能很有趣。 在这样的革命中，卡西米尔效应会显现出来-一种基本的量子现象，是由真空中存在虚拟粒子引起的。
新年奖金：鹿毛衣及其方程式
APS非常喜欢以不同寻常的方式结束这一年。 这次，编辑们很喜欢针织物性能方面的工作。 我们都知道，球上的羊毛几乎不会拉伸，但是即使您在新年假期后增加了五公斤的体重，一件针织毛衣也很容易合身。 当然，其原因是成圈的，可以改变其形状，从而使织物伸展。
较早的针织面料图案表明，所有线圈的变形大致相同。 很明显，事实并非如此：如果拉伸围巾，围巾会在中间强烈收缩，而在握住围巾的位置几乎不会收缩。 而且线程可以从一个循环移到另一个循环，从而改变其周长。
所有这些问题引起了法国三位科学家的极大兴趣，以至于他们决定创建一种简洁的针织面料模型。 有两个主要要点：线是不可延伸的，并且织物试图将由线在环中弯曲引起的总能量最小化。 结果是一个相当简单的模型，该模型根据线圈在织物中的位置来描述线圈的变形。 哦，是的，与此同时，他们绑上了尼龙织物，并开始以各种方式拉伸它。 当然，事实证明该模型与实验结果非常吻合。
而不是结论
这就是我们将记住过去一年的方式。 现在开始工作，我们将努力使来年变得不那么有趣；）。