12月11日，《物理世界》评选出了2017年物理学十大突破。这十大突破是《物理世界》根据报道研究的受欢迎程度从候选名单中选出的。评审标准包括：
2017 年物理学的最大突破：引力波的多信使观测
在这十大突破中，第一项是天文学家和天体物理学家首次进行多信使引力波观测。另外九项突破性成果涉及物理学的多个领域。
多信使观测：中子星合并对引力（图片左侧）和物质的影响
2017年8月17日，LIGO-Virgo引力波探测器和费米伽马射线空间望远镜仅相隔2秒就探测到了信号，它们来自两颗中子星的合并——官方将其命名为GW。在LIGO-Virgo科学家团队首次观测到中子星合并仅五个小时后，他们就计算出了信号来自天空中的位置。在接下来的几天里，全球70多台地面和太空望远镜将瞄准GW，在伽马射线、X射线、可见光、红外线和电磁波谱的无线电部分进行大量观测。天体物理学家还寻找中微子，但一无所获。研究结果提供了有关中子星碰撞的丰富信息。这些观测结果还为宇宙中重元素的产生方式提供了重要线索。测量中子星合并产生的引力波和可见光也为测量宇宙膨胀速度提供了一种新的独立方法。此外，这一观测解决了关于高能短伽马射线爆发起源的长期争论。
今年的奖项颁发给了世界各地近 50 个合作项目的数千名科学家。虽然有些奖项，尤其是诺贝尔奖，是颁发给个人而不是团体的，但我们认识到科学是一项合作努力。此外，我们认为，引力波的多信使观测体现了科学的合作性质，是来自世界各地的人们齐心协力开展共同科学事业的成功典范。我们可以在对宇宙的理解上取得巨大进步。
物理学家制造出首个“拓扑”激光器
探索一切可能性：新型拓扑激光器具有任意腔形
加州大学圣地亚哥分校的 Kanté 和同事们发明了第一台“拓扑”激光器：光可以在任意形状的腔体中反射而不会散射，就像电子在拓扑绝缘体表面移动一样。这种激光器在电信波长下工作，可以实现更好的光子电路，甚至可以保护量子信息不被散射。
闪电产生放射性同位素
京都大学的 Enoto 和他的同事首次提供了详细而令人信服的证据，证明闪电可以导致大气中放射性同位素的合成。物理学家已经知道闪电会产生伽马射线，而中性的 Enoto 和他的同事通过测量一种核衰变产生的伽马射线信号证实了他们的怀疑。他们认为这是氮-13 放射性核产生的证据。
超分辨率显微镜与诺贝尔奖获奖技术相结合
Hell（左）和他的同事
( )、Yvan ( )、Klaus Klaus 、 Hell 及其同事开发了一种新型超分辨率显微镜，可以实时跟踪活细胞中的生物分子。这项新技术名为 ( )。它结合了两项诺贝尔奖获奖技术的优势（其中一项由 Hell 开发），以更快的速度实现纳米级分辨率，同时发射的光子比以前更少。
实验室实现无粒子量子通信
布里斯托大学的 Hatim Salih 及其同事和中国科学技术大学的 Pan 及其同事通过实验实现了利用量子物理进行信息传输，而无需任何粒子交换。几年前，Saleh 和他的同事提出了一种新的量子通信方案，不需要任何物理粒子进行传输。尽管一些物理学家对此持怀疑态度，但今年由 Pan 建伟领导的团队在实验室中创建了这样一个系统。并用它来传输一个简单的图像，在此过程中几乎不传输任何光子。这种技术可以方便地用于对不能直接暴露在光线下的古代艺术品进行成像。
来自银河系外的超高能宇宙射线
观察天空：阿根廷的切伦科夫探测器
皮埃尔·奥格天文台合作证明超高能宇宙射线来自银河系外。几十年来，天体物理学家一直认为 1 EeV（1018 eV）宇宙射线的来源可能是这些粒子。这与低能宇宙射线不同，后者在被银河系磁场偏转后似乎来自四面八方。600 个切伦科夫粒子探测器显示物理学家量子通讯贝语网校，半个天空中超高能宇宙射线的到达率高于整个天空。更重要的是，距离银河系中心太远的地方有太多了——这表明超高能宇宙射线是来自我们银河系外的高能宇宙射线。
在实验室中建造“时间晶体”
马里兰大学的 及其同事和哈佛大学的 Lukin 及其同事独立创造了“时间晶体”。与自发打破平移对称性的传统晶体一样，时间晶体自发打破了离散时间的对称性。在首次预测时间晶体五年后，现在已经创建了两个具有类似特性的自旋系统。 使用金刚石晶格缺陷中的自旋。 使用自旋来捕获离子。
超材料无需输入能量即可增强自然冷却
冷却封装：卷对卷玻璃聚合物超材料冷却
科罗拉多大学博尔德分校的杨荣贵和尹晓波发明了一种新型超材料薄膜，无需电源即可实现增强冷却。该材料由玻璃微球、聚合物和银制成。它由 3D 打印塑料制成，使用被动辐射冷却来去除其覆盖物体的热量。它以红外辐射的形式释放能量，因此可以穿过大气层物理学家量子通讯，最终进入太空。该材料还能反射阳光，这意味着它在白天或晚上都有效。但也许最重要的是，这种材料可以大规模廉价生产。
三光子干涉测量
滑铁卢大学的 Sasha Agne 和 及其同事、 Barz、Steve 和 Lan Ian 及其同事独立测量了涉及三个光子的量子干涉。这并不容易，因为它需要能够同时将三个难以区分的光子传送到同一位置，同时还要确保在测量中消除单光子和双光子的干涉效应。除了为量子力学的基本原理提供见解外，三光子干涉测量法还可用于量子密码学和量子模拟器。
高能μ子揭示埃及金字塔中隐藏的空洞
利用虚拟现实探索胡夫金字塔内部的秘密
来自多个国家的科学家共同参与了“扫描金字塔”项目，利用宇宙射线介子在埃及吉萨的胡夫大金字塔中发现了一个巨大的、迄今为止未知的空洞。通过在金字塔内部和周围放置不同类型的介子探测器，该团队在 2013 年测量了介子流穿过这座巨大建筑时如何减弱。一个计算机程序分析了这些数据，并揭示了金字塔深处有一个出乎意料的大空洞。
参考：