Фонд Breakthrough Prize объявил лауреатов «Премии за прорыв» или «научного Оскара», а также New Horizons. Ими стали работы по изучению атомных часов на оптической решетке, авторы разработки тафамидиса, модифицированной РНК технологии, доступного метода определения последовательности ДНК, а работы по теории голономных D-модулей. Общий премиальный фонд составил $ 15,75 млн. Церемонию награждения лауреатов в прямом эфире отложили до 2022 года из-за пандемии.
Breakthrough Prize основали в 2012 году Юрий Мильнер, Марк Цукерберг, Присцилла Чан, Анна Войцицки, Сергей Брин и другие. Фонд назначает также дополнительные премии New Horizons молодым ученым и специальные премии. Breakthrough Prize вручается раз в год по трем направлениям: фундаментальная физика, науки о жизни и математике. В каждой номинации может быть по несколько победителей. Каждый из них получает по $ 3 млн.
В области фундаментальной физики лауреатами премии стали японские ученые Хидетоши Ятори и Цзюнь Е за выдающийся вклад в изобретение и развитие часов на оптической решетке, позволяющих точно проверять фундаментальные законы природы. Атомные часы состоят из пойманных в оптические ловушки атомов. Они создаются с помощью массива лазеров, пучки которых пересекаются и образуют области пониженной и повышенной оптической плотности. При размещении внутри нейтральных атомов они располагаются в области с минимумом плотности. В отличие от цезиевых часов, стронциевые и иттербиевые аналоги управляются волнами не микроволнового, а оптического диапазона. Это обеспечивает гораздо более медленный процесс накопления ошибки — менее 1 секунды за 15 млрд лет.
Подобная точность достигается за счет определенной длины волны лазера, которая не воздействует на переход между электронными уровнями в атомах, который и измеряется в атомных часах. Возбуждения в стронции или иттербии в будущем заменят эталон секунды, определенной как 9192631770 электронных переходов в атоме цезия. Основой для разработки часов стало открытие гребенки оптических частот. Его автор Джон Холл, научный руководитель Цзюня Е, получил Нобелевскую премию.
Атомные часы на оптической решетке намерены применять в GPS и других спутниковых навигационных системах, а также для измерения гравитационного удлинения времени и фиксации малопродолжительных гравитационных волн. Кроме того, ученые продолжают эксперименты по поиску темной материи — при взаимодействии с ней атомных часов частота электронных возбуждений может как возрастать, так и убывать.
В сфере наук о жизни премию Breakthrough Prize вручили Джеффри Келлиза выяснение молекулярных основ нейродегенеративных и сердечных транстиретиновых заболеваний, а также за разработку тафамидиса. Это препарат, замедляющий прогрессирование таких заболеваний. В процессе Келлиз представил доказательства того, что скопления амилоидных белков вызывают нейродегенерацию, которая имеет отношение к таким заболеваниям, как болезнь Альцгеймера.
Каталин Карико и Дрю Вейссман получили награду за разработку технологии получения модифицированной мРНК, которая позволила быстро создать эффективные вакцины против коронавируса. Шанкар Баласубраманиан, Дэвид Кленерман и Паскаль Майер были награждены за разработку надежного и доступного метода массового определения последовательностей ДНК, который позволил проводить быструю идентификацию вируса, разрабатывать вакцины и осуществлять мониторинг новых генетических вариаций в реальном времени.
В области математических наук обладателем премии стал Такуро Мотидзуки за работу, ведущую к прорыву в понимании теории расслоений с плоскими связностями над алгебраическими многообразиями, включая случай нерегулярных особенностей. Он работал над решением систем уравнений, которые появляются в виде геометрических объектов, и в сфере дифференциальной геометрии, где плоские связности разворачиваются в нескольких сложных измерениях.
Также были объявлены 16 лауреатов премии New Horizons за достижения в областях фундаментальной и экспериментальной физики и математики. 13 премий по $ 100 тысяч получили 13 начинающих ученых и математиков, которые уже оказали существенное влияние на науку работами в своих областях. Еще три премии Марьям Мирзахани «Новые рубежи» получили женщины-математики, только начинающие карьеру.
В 2021 году премией Breakthrough Prize наградили авторов работ по исследованию темной материи, решении проблем сворачивания белков, борьбе с болезнью Паркинсона и разработке неинвазивных генетических скрининговых тестов плода.
