卡弗里奖每两年宣布一次天体物理学、神经科学和纳米科学领域的获奖者。该荣誉授予那些其工作改变了其领域或对基本过程的理解，或两者兼而有之的科学家。从这个意义上说，该奖项是了解科学如何进步，以及我们对宇宙、身体和原子尺度过程的理解如何随着时间的推移而加深的窗口。
作为挪威科学与文学院、卡弗里基金会和挪威教育与研究部之间的合作项目，今年的奖项于5月27日宣布，由挪威科学院和世界科学节联合颁发。
星系生态系统
剑桥大学的安德鲁·费边被授予卡弗里天体物理学奖。费边是一位天文学家，他的职业生涯致力于研究黑洞和星际气体之间错综复杂的相互作用。他了解到，像活生生的生态系统一样，星系团孕育着一个相互依赖的过程网络，这些过程指导着它们的发展和演变。
费边说：“当我们观察星系之间的气体时，它非常稀薄，但你仍然可以观察到它有组织的运动。” 他曾在2007年为《大众科学》撰写了一篇专题文章。“我一直在研究这些星系团中心的黑洞和星系团大气，试图了解黑洞的能量是如何传递到周围气体的。”
通过研究超大质量黑洞边缘发出的X射线光谱，费边发现黑洞可以发出强大的极低频声波，《纽约时报》将其描述为宇宙中最低的音符。“星系团中的声波中可能存在大量的能量在移动，”他说。如果是这样，这种能量会加热周围的星际气体云，而这些气体云反过来可能会塑造从中诞生的星系的诞生和演变。
触觉的奥秘
尽管触觉是最基本的人类感官之一，但多年来，其基本工作原理仍然令人沮丧地遥不可及。加州大学旧金山分校的生理学家大卫·朱利叶斯和斯克里普斯研究所的分子神经生物学家阿登·帕塔普蒂安阐明了温度和压力敏感性的神经和分子基础，从而改变了这一现状，他们的工作为他们赢得了卡弗里神经科学奖。
朱利叶斯利用天然产物来识别参与触觉的分子，他研究了辣椒素，这种化合物使辣椒具有热感。在他的工作中，详细描述在去年《大众科学》的一篇文章中，他发现了一种温度敏感的离子通道TRPV1，人体利用它来感知危险的热量。这项工作导致人们识别出了一系列参与感知特定范围的冷热温度和刺激物的通道，其中一些通道在家族性疼痛综合征中发生突变。
帕塔普蒂安则识别出一类被称为piezos的蛋白质，它们对机械力敏感，使身体能够感知压力以及其在空间中的位置。这项工作在《自然》杂志的文章中有所提及，其意义在《大众科学》的文章中得到了探讨。
除了解决一个长期存在的谜团之外，朱利叶斯和帕塔普蒂安还开启了新止痛药物的可能性。“如果你看看疼痛治疗，许多人认为这有点像一个已经解决的问题，但事实并非如此，”帕塔普蒂安说。对于神经性疼痛等疾病的患者，几乎没有什么药物可以帮助他们，而许多确实有帮助的药物都有一些严重的副作用，包括成瘾。
朱利叶斯和帕塔普蒂安研究的感知分子位于周围神经系统中，因此，针对它们的新型止痛药可以避免这种副作用，帕塔普蒂安说。“大卫和我研究的例子非常完美地说明了如何针对不在大脑中的分子，因此针对它们不会产生影响成瘾的任何负面影响。”
原子视图
今年的卡弗里纳米科学奖授予了四位科学家：乌尔姆大学和达姆施塔特技术大学的哈拉尔德·罗斯；校正电子光学系统 (CEOS) GmbH 的马克西米利安·海德；于利希研究中心的克努特·厄本；以及尼昂公司的翁德雷·L·克里瓦内克。
在一系列独特但相关的进展中，这些科学家开发了使电子显微镜能够自1931年发明以来首次可视化单个原子的方法。“以前，我们无法非常清楚地看到原子，”克里瓦内克说。“之后，我们就可以了。”
电子显微镜在理论上一直能够实现这种清晰度，但它们的透镜总是以一种模糊结果图像的方式聚焦电子。这四位科学家通过设计构建校正这些像差的透镜的方法解决了这个问题。
在 20 世纪 90 年代，哈拉尔德·罗斯提出了一种新型的像差校正透镜设计，即罗斯校正器，它可以在传统的透射电子显微镜和扫描电子显微镜中实现像差校正。海德基于罗斯的设计开发了一个校正器，然后他和厄本建造了第一个像差校正的传统透射电子显微镜，这在《自然》杂志的论文中有所详述。克里瓦内克创建了第一个具有亚埃分辨率的像差校正扫描透射电子显微镜。
以三维和亚埃分辨率进行化学和结构分析的能力，使更精确的工程材料和设备成为可能。例如，克里瓦内克说，“所有出色的现代电子产品都基于金属氧化物半导体场效应晶体管，简称 MOSFET。如果你在金属和氧化物之间的界面上放错一个原子，它将破坏该晶体管的特性，你的 iPhone 就无法正常工作。”
对于所有 2020 年卡弗里奖得主来说，这种对细节的关注是他们工作的标志。凭借这一点，以及一些坚持和一点运气，科学家们成功地推进并加深了我们对宇宙在最小、最大和最复杂尺度上的理解。祝贺所有人。