2024年，美国在基础物理研究领域持续发力。

在微观粒子领域，劳伦斯伯克利国家实验室的科学家成功制造出了宇宙中已知第三重的元素鉝，为未来合成元素周期表中预测的最重元素（元素120）奠定了基础。耶鲁大学团队则开发了一项能够检测单个氦核衰变的技术，其高灵敏度使中微子的检测成为可能。包括麻省理工学院在内的一支国际研究团队首次将粒子物理学中关于原子核由夸克和胶子构成的观点，与传统核物理学中将原子核视为相互作用的质子和中子集合的看法结合起来，标志着人们对于原子核结构及强相互作用的理解迈出了关键一步。

在量子基础研究和量子计算机方面，麻省理工学院物理学家在5层石墨烯中观察到了难以捉摸的分数电荷效应，这是结晶石墨烯中“分数量子反常霍尔效应”的首个证据，为新型量子计算提供了可能。伦斯勒理工学院研究人员成功制造出首个在室温下运行的强光物质相互作用拓扑量子模拟器。此外，多个团队展示了有效的量子纠错技术，包括哈佛大学、麻省理工学院、QuEra计算公司以及谷歌量子AI团队，这意味着量子计算机向实用化迈出了重要一步。11月，谷歌最新一代量子芯片的纠错能力实现突破，为大规模容错量子计算的实现奠定了基础。

其他物理学研究领域也取得很多成果。例如，斯坦福国家加速器实验室的直线加速器相干光源发出了有史以来最强的X射线脉冲，为科学研究提供了强大工具。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研制出了太空飞行中分辨率最高的伽马射线传感器，将极大提升对小行星等天体的研究和探测能力。宾夕法尼亚州立大学和哥伦比亚大学首次观察到特殊准粒子半狄拉克费米子，有望促进下一代电池、传感器等技术发展。布法罗大学领导的团队研制出性能最高的高温超导导线段，为人类驾驭磁力开辟了全新可能，有望改变现有能源基础设施，甚至实现商业核聚变。