卡弗裡獎每兩年宣佈一次天體物理學、神經科學和奈米科學領域的獲獎者。該榮譽授予那些其工作改變了其領域或對基本過程的理解，或兩者兼而有之的科學家。從這個意義上說，該獎項是瞭解科學如何進步，以及我們對宇宙、身體和原子尺度過程的理解如何隨著時間的推移而加深的視窗。
作為挪威科學與文學院、卡弗裡基金會和挪威教育與研究部之間的合作專案，今年的獎項於5月27日宣佈，由挪威科學院和世界科學節聯合頒發。
星系生態系統
劍橋大學的安德魯·費邊被授予卡弗裡天體物理學獎。費邊是一位天文學家，他的職業生涯致力於研究黑洞和星際氣體之間錯綜複雜的相互作用。他了解到，像活生生的生態系統一樣，星系團孕育著一個相互依賴的過程網路，這些過程指導著它們的發展和演變。
費邊說：“當我們觀察星系之間的氣體時，它非常稀薄，但你仍然可以觀察到它有組織的運動。” 他曾在2007年為《大眾科學》撰寫了一篇專題文章。“我一直在研究這些星系團中心的黑洞和星系團大氣，試圖瞭解黑洞的能量是如何傳遞到周圍氣體的。”
透過研究超大質量黑洞邊緣發出的X射線光譜，費邊發現黑洞可以發出強大的極低頻聲波，《紐約時報》將其描述為宇宙中最低的音符。“星系團中的聲波中可能存在大量的能量在移動，”他說。如果是這樣，這種能量會加熱周圍的星際氣體雲，而這些氣體雲反過來可能會塑造從中誕生的星系的誕生和演變。
觸覺的奧秘
儘管觸覺是最基本的人類感官之一，但多年來，其基本工作原理仍然令人沮喪地遙不可及。加州大學舊金山分校的生理學家大衛·朱利葉斯和斯克裡普斯研究所的分子神經生物學家阿登·帕塔普蒂安闡明瞭溫度和壓力敏感性的神經和分子基礎，從而改變了這一現狀，他們的工作為他們贏得了卡弗裡神經科學獎。
朱利葉斯利用天然產物來識別參與觸覺的分子，他研究了辣椒素，這種化合物使辣椒具有熱感。在他的工作中，詳細描述在去年《大眾科學》的一篇文章中，他發現了一種溫度敏感的離子通道TRPV1，人體利用它來感知危險的熱量。這項工作導致人們識別出了一系列參與感知特定範圍的冷熱溫度和刺激物的通道，其中一些通道在家族性疼痛綜合徵中發生突變。
帕塔普蒂安則識別出一類被稱為piezos的蛋白質，它們對機械力敏感，使身體能夠感知壓力以及其在空間中的位置。這項工作在《自然》雜誌的文章中有所提及，其意義在《大眾科學》的文章中得到了探討。
除了解決一個長期存在的謎團之外，朱利葉斯和帕塔普蒂安還開啟了新止痛藥物的可能性。“如果你看看疼痛治療，許多人認為這有點像一個已經解決的問題，但事實並非如此，”帕塔普蒂安說。對於神經性疼痛等疾病的患者，幾乎沒有什麼藥物可以幫助他們，而許多確實有幫助的藥物都有一些嚴重的副作用，包括成癮。
朱利葉斯和帕塔普蒂安研究的感知分子位於周圍神經系統中，因此，針對它們的新型止痛藥可以避免這種副作用，帕塔普蒂安說。“大衛和我研究的例子非常完美地說明了如何針對不在大腦中的分子，因此針對它們不會產生影響成癮的任何負面影響。”
原子檢視
今年的卡弗里納米科學獎授予了四位科學家：烏爾姆大學和達姆施塔特技術大學的哈拉爾德·羅斯；校正電子光學系統 (CEOS) GmbH 的馬克西米利安·海德；於利希研究中心的克努特·厄本；以及尼昂公司的翁德雷·L·克里瓦內克。
在一系列獨特但相關的進展中，這些科學家開發了使電子顯微鏡能夠自1931年發明以來首次視覺化單個原子的方法。“以前，我們無法非常清楚地看到原子，”克里瓦內克說。“之後，我們就可以了。”
電子顯微鏡在理論上一直能夠實現這種清晰度，但它們的透鏡總是以一種模糊結果影像的方式聚焦電子。這四位科學家透過設計構建校正這些像差的透鏡的方法解決了這個問題。
在 20 世紀 90 年代，哈拉爾德·羅斯提出了一種新型的像差校正透鏡設計，即羅斯校正器，它可以在傳統的透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡中實現像差校正。海德基於羅斯的設計開發了一個校正器，然後他和厄本建造了第一個像差校正的傳統透射電子顯微鏡，這在《自然》雜誌的論文中有所詳述。克里瓦內克建立了第一個具有亞埃解析度的像差校正掃描透射電子顯微鏡。
以三維和亞埃解析度進行化學和結構分析的能力，使更精確的工程材料和裝置成為可能。例如，克里瓦內克說，“所有出色的現代電子產品都基於金氧半導體場效應電晶體，簡稱 MOSFET。如果你在金屬和氧化物之間的介面上放錯一個原子，它將破壞該電晶體的特性，你的 iPhone 就無法正常工作。”
對於所有 2020 年卡弗裡獎得主來說，這種對細節的關注是他們工作的標誌。憑藉這一點，以及一些堅持和一點運氣，科學家們成功地推進並加深了我們對宇宙在最小、最大和最複雜尺度上的理解。祝賀所有人。