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2024年，美國在基礎物理研究領域持續發力。
在微觀粒子領域，勞倫斯伯克利國家實驗室的科學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測的最重元素（元素120）奠定了基礎。耶魯大學團隊則開發了一項能夠檢測單個氦核衰變的技術，其高靈敏度使中微子的檢測成為可能。包括麻省理工學院在內的一支國際研究團隊首次將粒子物理學中關于原子核由夸克和膠子構成的觀點，與傳統核物理學中將原子核視為相互作用的質子和中子集合的看法結合起來，標志著人們對于原子核結構及強相互作用的理解邁出了關鍵一步。
在量子基礎研究和量子計算機方面，麻省理工學院物理學家在5層石墨烯中觀察到了難以捉摸的分數電荷效應，這是結晶石墨烯中“分數量子反常霍爾效應”的首個證據，為新型量子計算提供了可能。倫斯勒理工學院研究人員成功制造出首個在室溫下運行的強光物質相互作用拓撲量子模擬器。此外，多個團隊展示了有效的量子糾錯技術，包括哈佛大學、麻省理工學院、QuEra計算公司以及谷歌量子AI團隊，這意味著量子計算機向實用化邁出了重要一步。11月，谷歌最新一代量子芯片的糾錯能力實現突破，為大規模容錯量子計算的實現奠定了基礎。
其他物理學研究領域也取得很多成果。例如，斯坦福國家加速器實驗室的直線加速器相干光源發出了有史以來最強的X射線脈沖，為科學研究提供了強大工具。勞倫斯·利弗莫爾國家實驗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和哥倫比亞大學首次觀察到特殊準粒子半狄拉克費米子，有望促進下一代電池、傳感器等技術發展。布法羅大學領導的團隊研制出性能最高的高溫超導導線段，為人類駕馭磁力開辟了全新可能，有望改變現有能源基礎設施，甚至實現商業核聚變。
