来源:京师物理 发布时间:2018/11/21 12:21:38
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PRL论文导读:2018年121卷16期

 

普通物理
 
责编:郭文安
 
无限维度中观测量客观性的涌现
 
量子达尔文主义假定当多个观察者通过测量环境的一部分来间接探测一个量子系统时,信息就会变得客观。最近的研究表明,当感兴趣的系统维数有限并且环境碎片的数量很大时,观测量的客观性一般都会从量子力学的数学结构中涌现出来[F. Brandão, et al., Nat. Commun. 6, 7908 (2015)]。尽管这个结果很重要,但它(必然)排除了许多具有无限维度的实际系统,包括谐振子。将量子达尔文主义的研究扩展到无限维度是一项非平庸的任务。Knott 等人在这里使用一种修正的diamond范数来解决这个问题,它适用于量化无限维度中通道的可分辨性。作者证明了两个定理,这两个定理限制了客观性的出现,首先是有限的平均能量系统,然后是那些只能在指数能量截断状态下制备的系统。他们证明了后一类包括单模高斯态的任何有界能量子集。 (刘录)
 
Generic Emergence of Objectivity of Observables inInfinite Dimensions
 
Paul A. Knott, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 160401 (2018)
 
 
 
相干信息的Dephrasure通道和超加性
 
量子通道的量子容量体现了它对无噪声量子通信的能力,它是量子信息论的核心。不幸的是,我们对相干信息非加和性的理解不足,使得我们很难理解除了非常特殊通道之外的所有通道的量子容量。在这篇文章中,Leditzky等人考虑了dephrasure通道,它是退相位通道和擦除通道的串联。这个非常简单的通道显示非常丰富而奇异的性质。作者发现了在两字母级的非加和性的相干信息,零量子容量和零单字母的相干信息的阈值之间有很大的差距,单字母相干信息和私人信息有巨大的差距, 所有互补通道的正量子容量。其简洁的形式大大简化了相干信息的评估,因此作者等人希望dephrasure通道能够为测试关于非加性的新想法提供一个急需的实验室。(刘录)
 
Dephrasure Channel and Superadditivity of Coherent Information
 
Felix Leditzky, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 160501 (2018)
 
 
 
阱内离子双径模中九声子NOON
 
通过与内态耦合,Junhua Zhang等人发展了一种确定性方法来产生和验证任意高声子的NOON态(多体纠缠态)。他们在实验上制备了单个受陷Yb离子双振模中9声子纠缠态,观察到NOON态的相位灵敏度随着声子数目的增加而增加,通过双模投影测量,从相位干涉和声子态布居数对比中得到保真度—远高于经典限制。他们还测量了这些态的量子Fisher信息,并观察到,随着N增加,在低相位灵敏度时的海森堡标度。他们的方案是通用的,并且可以应用到其它声子或者声子系统,诸如线路QED或者纳米谐振子这些Jaynes-Cummings型相互作用系统。(尚志平)
 
NOON States of Nine Quantized Vibrations in Two Radial Modes of a Trapped Ion
 
Junhua Zhang, et al.
 
 
 
布朗非对称简单排除过程
 
Lips等人研究了与热能相比具有较大振幅的一维余弦势中硬杆的受驱布朗运动。在封闭体系中,他们发现了稳态流依赖于粒子密度的惊人特征。流-密度关系的形式随粒子大小变化很大,并且可以表现出局部最大值和最小值。这种变化是由屏障减少、阻挡和交换对称效应的相互作用引起的。后者导致流等于大小与余弦电位的周期长度公度的无相互作用粒子的流。对于与粒子源耦合的开放系统,他们预言了5个不同的非平衡稳态相。结果表明,粒子大小在驱动系统中的非平衡相变中起着至关重要的作用。作者还指出了他们研究结论可能的实验验证。(刘玉海)
 
Brownian Asymmetric Simple Exclusion Process
 
Dominik Lips et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 160601 (2018)
 
 
 
开放量子系统不可逆性的几何限制
 
克劳修斯不等式对可逆性和时间之矢有深远的影响。量子理论可以通过检查密度矩阵在其流形上的轨迹将此结果拓展到封闭系统。在这里,Mancino等人表明这种方法也可以给出开放量子系统中不可逆熵产生的上限和下限。这些研究告诉我们,初始状态的信息是怎样通过热化过程遗忘的。他们在量子光子模拟器中讨论并证明了边界的适用性限制。(刘玉海)
 
Geometrical Bounds on Irreversibility in Open Quantum Systems
 
Luca Mancino et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 160602 (2018)
 
 
 
可积系统中的流体动力学扩散
 
De Nardis 等人的研究表明流体动力学扩散通常存在于多体、一维相互作用的量子和经典可积模型中。作者将最近发展的广义流体动力学(GHD)扩展为包括Navier-Stokes类型项,这导致了正熵产生和扩散驰豫的机制。这些项提供了对可积系统的大规模非平衡动力学的欧拉尺度GHD和由于双体散射而产生在准粒子之间引起的分散扩散修正。作者给出了扩散系数的精确表达式。他们的结果适用于一大类可积系统,囊括了量子和经典,伽利略和相对论场论,一维的气体和一维链,例如描述冷原子气体的Lieb-Liniger模型以及Heisenberg量子自旋链。他们提供了海森堡XXZ自旋链的数值评估,包括自旋扩散常数和自旋小畴壁熔化过程中的扩散效应,发现与含时密度矩阵重整化群数值模拟非常的一致。(刘玉海)
 
Hydrodynamic Diffusion in Integrable Systems
 
Jacopo De Nardis et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 160603 (2018)
 
 
 
非平衡介观量子系统
 
不可逆熵产生的实验测定
 
利用最近对玻色量子系统中热力学不可逆性所提出的框架,Brunelli等人从实验上测量并描述了两个不同的物理系统的非平衡稳态的熵产生率——一个系统是微机械谐振器,另一个是玻色爱因斯坦凝聚体,两者都耦合到高精细腔内,因此也受光学损耗的影响。实验装置的主要特征(诸如机械谐振器的冷却和凝聚态结构量子相变的特征)都能够反映在熵产生率上。该工作表明在介观量子系统中有可能探索不可逆性质,为实验上系统评估远离微观极限的熵产生铺平了道路。(尚志平)
 
Experimental Determination of Irreversible Entropy Production in out-of-Equilibrium Mesoscopic Quantum Systems
 
M. Brunelli, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 160604 (2018)
 
 
 
小数据集的密度估计
 
如何从有限采样数据的精确量化不确定性来估算一个平滑概率分布?在这里,作者描述了一种场理论方法,它在一维上非常好地解决了这个问题,提供了一个精确的非参数贝叶斯后验,而不依赖于可调参数或大数据近似。作者发现需要非微扰处理的强非高斯约束在减少分布不确定性方面起主要作用。作者还提供了该方法的软件实现。(朱文静)
 
Density Estimation on Small Data Sets
 
Wei-Chia Chen, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 160605 (2018)
 
 
 
磁针磁强计的动力学:
 
Landau-Lifshitz-Gilbert阻尼的敏感性
 
这篇文章在存在外部磁场B的情况下,进行了对单畴磁针(MN)的分析,目的是获得高精度的磁力计。作者确定了由于Gilbert耗散引起的这种装置的不确定性ΔB以及引起MN轴方向n和针轨道角动量扩散的相关内部磁场涨落。作者还分析了MN在磁阱中的悬浮及其稳定性。(朱文静)
 
Dynamics of a Magnetic Needle Magnetometer: Sensitivity to Landau-Lifshitz-Gilbert Damping
 
Y. B. Band, et al.
 
 
引力与天体物理
 
导读:郭敏勇;责编:高思杰
 
GW170817:中子星半径的测量和状态方程
 
2017年8月17日,LIGO和Virgo天文台首次直接探测到双中子星系统合并产生的引力波。该引力波信号的发现,为直接探测极端条件下星体内部物质的性质提供了一个新的机会。初步的用最小假设分析LIGO和Virgo的数据,对合并系统潮汐力效应提供了约束,从而可以转化为对中子星半径的约束。在本文中,作者假设了双中子星具有相同的约束方程,并且自转在银河系双中子星的可观测范围内,对以前的分析做了拓展。他们的分析采用了两种方法,利用中子星的各种宏观性质之间的状态方程不敏感关系,以及使用状态方程本身定义函数p(ρ)的有效参数化。仅用LIGO和Virgo数据和第一种方法,他们测量结果为较重的中子星半径为R1=10.8+2.0-1.7千米,较轻的中子星半径为R2=10.7+2.1-1.5置信度为90%。如果另外要求状态方程能够支持满足电磁观测需要的条件,即质量大于1.97M⊙,利用状态方程参数化,他们进一步得到R1=10.9+1.4-1.4千米,R2=11.9+1.4-1.4千米,置信度同样为90%。最后,他们在核上密度上得到了对p(ρ)的约束,并且压力为核饱和密度的两倍,测量值为3.5+2.7-1.7dyn cm−2相,置信度为90%。
 
GW170817: Measurements of Neutron Star Radii and Equation of State
 
The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161101 (2018)
 
 
 
ANITA第三次飞行中不寻常的上向运动
 
类宇宙射线事件的观测
 
在本文中,作者报道了一个上行运动,无线电探测到的类宇宙射线脉冲事件,其特征与广延空气簇射匹配。这一事件是在南极脉冲瞬态天线(ANITA)第三次飞行中观测到,与上一次飞行中报告的类似事件一致。这些事件可能是由向上传播的大气衰变τ轻子产生的,而τ轻子来自ντ相互作用,虽然它们的相对陡降角会与标准模型中微子截面产生张力。两个事件都有? 10-2的后验背景估计。如果这些是由τ-轻子衰变产生的,那么要么是荷电流ντ在EeV 能量处被抑制,或者是事件发生在瞬态中微子源的峰值通量比典型的预期宇宙成因背景中中微子大得多的时刻。
 
Observation of an Unusual Upward-Going Cosmic-Ray-like Event in the Third Flight of ANITA
 
P. W. Gorham, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161102 (2018)
 
 
 
来自球状星团群演变中的黑洞合并
 
LIGO /Virgo观测发现,黑洞(BH)的合并率很高,这引发了人们对天体物理起源的质疑。一种可能性是动态渠道,其中双黑洞形成和硬化是由球状星团(GCs)中的动力学碰撞催生的。以前的研究表明,以现在宇宙球状星团存在的密度来看,BH的合并率应该低于观测值。在本文中,作者在研究黑洞合并率的问题时,首次考虑了球状星团在宿主星系中的演化。球状星团的初始质量比现在高8倍以大,因为蒸发和潮汐破坏慢慢降到现在的质量。许多球状星团内的双黑洞系统会在合并之前就被喷射出去而不再存在于星团中。他们发现来自球状星团动态渠道的伴随合并率为18 到 35 Gpc-3yr-1不等,红移因子z在0.5到2之间,总合并率为一天1,5,24个事件,对应的红移因子分别为0.5,1,2。相对于孤立的星群,考虑球状星团的演化和破坏,会将当前的合并率提高为原来的2倍。引力波探测器网络作为一个特别的探测器,可以探测球状星团群的初始数量及其随后在宇宙时间内的演变。
 
Black Hole Mergers from an Evolving Population of Globular Clusters
 
Giacomo Fragione and Bence Kocsis
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161103 (2018)
 
 
 
光学环腔搜索轴子暗物质
在本文中,作者提出了一种新的实验来搜索轴子暗物质,它可以区分左手和右手偏振光子的相速度。他们的光学腔可以测量出激光束的两个圆偏振之间的共振频率差异。他们的腔体设计采用双通道配置可以实现零点实验,并利用高共模抑制环境干扰。他们针对质量m ? 10-10 eV的轴子,估算了对轴子光子耦合常数g的潜在敏感度,他们发现gaγ?3×10−16 GeV-1, 超出目前的限制几个数量级。
Optical Ring Cavity Search for Axion Dark Matter
 
I. Obata, T. Fujita and Y. Michimura
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161301 (2018)
 
 
 
用宇宙学数据重建暴胀景观
 
本文作者研究表明,通过分析宇宙学数据可以对暴胀景观潜在的可能做一些限制。与暴胀轨迹正交的场的量子涨落或许可以对暴胀潜在的结构做一些窥探,包括可以解释宇宙微波背景(CMB)各向异性的曲率扰动原初分布的非高斯性(NG)以及我们宇宙的大尺度结构。由此产生的NG(层析NG)类型由景观势的形状决定,而且它不能完全由3点或4点关联函数决定。在本文中,他们根据景观势,推导出该概率分布函数的大致表达式,并且他们展示了如何在CMB观测的帮助下重建这种势。虽然目前的观测结果不允许我们推断出具有显著水平的层析NG,但未来的研究可能会提高这种可能性。
 
Reconstructing the Inflationary Landscape with Cosmological Data
 
Xingang Chen, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161302 (2018)
 
 
 
精确的宇宙学数据对束缚暗能量
 
的理论和观测约束
 
在本文中作者提出,暗能量(DE)模型作为粒子物理学标准模型的自然延伸,其中最轻的束缚态,标量粒子?,对应于暗能量。在凝聚能量尺度Λc和尺度因子ac下会动力学形成势能V=Λc4+2/3?-2/3。他们的暗能量模型与当前的宇宙学数据吻合的很好,改善了对重子声振荡(BAO)测量的拟合,尤其可以用来确定暗能量的动力学。他们得到的约束和理论预测也与实验拟合的Λc数值相吻合,而标准ΛCDM模型对Λ的数值还没有很好的理解。值得注意的是,如果允许ac和Λc能够独立变化,他们的模型对acΛc的约束与实验拟合值的差异仅为0.2%。与宇宙学常数模型不同的是,他们的暗能量模型可以预测暗能量的数量,并且可以在背景微扰的层次上在不同时间和尺度上留下可察的宇宙学痕迹。
 
Theoretical and Observational Constraints of Bound Dark Energy with Precision
 
Cosmological Data
 
A. de la Macorra and E. Almaraz
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161303 (2018)
 
 
 
对于重建引力的量子有效作用量
 
从引力的量子有效作用量的参数化出发,作者计算了可观测量的关联函数。由此产生的模式可以允许我们反过来从关联函数去考察描述有效动力学的耦合项。将这种新形式应用于因果动力学三角剖分过程中空间体积涨落的自关联函数,表明相应的量子有效作用量除了包含爱因斯坦-希尔伯特项外还有非局域相互作用项。他们希望他们的匹配-模板范式可以适应于各种量子引力方案,使我们能填补基础理论与可观测低能物理之间的缝隙。
 
Towards Reconstructing the Quantum Effective Action of Gravity
 
B. Knorr and F. Saueressig
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161304 (2018)
 
 
基本粒子与场论
 
责编:晁伟、刘晓辉
 
STEREO实验66天的反应堆
 
运行数据对惰性中微子的限制
 
反应堆反中微子反常可以通过反应堆反中微子振荡到eV质量的惰性中微子来解释。为了探索这一假设,STEREO实验测量了六个不同探测器中的反中微子能谱,这些探测器单元覆盖了ILL反应堆紧凑核心的9至11米的基线长度。本文报道了66天反应堆运行和138天反应堆关闭的测量结果。基于脉冲形状鉴别参数的分布,开发了一种提取反中微子率的新方法。通过各探测器结果的比值来检测反中微子到惰性中微子的新振荡模式,这不依赖于绝对的标准化和反应堆的谱预测。测量结果与零震荡模式的假设一致,反应堆反中微子反常的最佳拟合在97.5% 置信度上被排除。
 
Sterile Neutrino Constraints from the STEREO Experiment with 66 Days of Reactor-On Data
 
H. Almazán et al. (STEREO Collaboration)
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161801 (2018)
 
 
 
喷注的横向动量相关分布
 
本文研究了喷注应用于横动量相关分布(TMD)的测量。作者以轻子对撞机中dijet的去相关为例来展示他们的框架。将这种动量去相关转换为一个角度θ?1,作者分析了θ?R, θ∼R, 和 θ?R情形下截面的因子化,其中R是喷注半径。关键的是,对于胜者通吃坐标轴,喷注TMD与所有半径R的TMD碎裂函数有相同的双尺度重整化群演化。因子化定理中的TMD碎裂函数可以简单地被喷注TMD代替,并且所有因素都可以重求和至次次领头阶的对数精度。该方法适用于半单举的深度非弹性散射,这里末态中测量的是喷注而不是强子,与此同时,作者找到一种干净的方法来探测对末态的非微扰效应不敏感的质子中夸克和胶子的固有横动量。
 
Transverse-Momentum-Dependent Distributions with Jets
 
Daniel Gutierrez-Reyes, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 162001 (2018)
 
 
 
首次观察到双粲重子衰变Ξcc++→Ξc+π+
 
本文报道了首次观察到双粲重子的衰变Ξcc++→Ξc+π+,统计显著性为5.9σ,验证了最近在 Λc+K−π+π+末态中观察到的重子。数据样本来自于LHCb实验在质能13TeV处收集的积分亮度为1.7fb-1的数据。Ξcc++的质量为3620.6±1.5(stat)±0.4(syst)±0.3(Ξc+)MeV,这与之前的结果一致。分支比的比值为[B(Ξcc++→Ξc+π+)×B(Ξc+→pK−π+)]/[B(Ξcc++→Λc+K−π+π+)×B(Λc+→pK−π+)]=0.035±0.009(stat)±0.003(syst)。
 
First Observation of the Doubly Charmed Baryon Decay Ξ++cc→Ξ+cπ+
 
R. Aaij et al. (LHCb Collaboration)
 
Phys. Rev. Lett. 121, 162002 (2018)
 
 
 
希格斯对产生的次领头阶
 
QCD修正的解析计算方法
 
在本文中,作者提出了一种解析计算高阶微扰修正的方法,并将其应用于计算胶子融合产生希格斯对过程的双圈修正。此方法基于振幅按照希格斯的小横动量的展开。这种方法在质心能<750GeV的区间给出非常好的近似,其中约95%的总强子截面被囊括。所提出的方法是通用的,可以直接应用于计算其他2 →2过程的高阶修正,这相对于基于重质量展开的计算是一个改进。
 
Analytical Method for Next-to-Leading-Order QCD Corrections to Double-Higgs Production
 
Roberto Bonciani, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121,162003 (2018)
 
 
 
具有基本物质场的陈-西蒙斯
 
理论中的所有树图级散射振幅
 
作者表明Britto-Cachazo-Feng-Witten(BCFW)递归关系可以在耦合到基础表示物质场的U(N) N = 2 Chern-Simons(CS) 理论中应用于计算2→2散射的所有树级散射振幅。作为副产品,作者还获得了一个与常规费米子耦合的CS理论的递归关系,即使在这种情况下标准BCFW变形没有良好的渐近行为。此外,在大N处,2 → 2散射可以精确计算到 t Hooft耦合的所有阶,如一些作者在早期的工作中所做的那样。特别的是,对于N = 2理论,2→2散射对于所有阶都是树图级精确的,除了在anyonic道[K. Inbasekar et al.,JHEP 10 (2015) 176],它通过t Hooft耦合的简单函数重整化。这表明可以计算大N处任意高点散射振幅的所有圈精确结果。
 
All Tree Level Scattering Amplitudes in Chern-Simons Theories with Fundamental Matter
 
Karthik Inbasekar, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 161601 (2018)
 
 
原子、分子与光学
 
导读:宋新秀;责编:严运安
 
角高次谐谱分子自旋的实时观察
 
本文展示了一种角高次谐波光谱方法,可用于实时探测分子旋转波包的自旋动力学。在两个时滞偏极化的泵浦脉冲的激发下,分子系综受冲击后单向旋转,随后被另一个延迟的探测脉冲照射以产生高次谐波(HHG)。借由在不同极化方向和探针脉冲时滞所测HHG产额随时间的角度分布和其频移就可以看到分子旋转波包的时空演化。其中,HHG中观察到的频移来自于分子自旋引起的非绝热效应。与以前的光谱和库仑爆炸成像技术不同,角高次谐波光谱法还可以进一步揭示所采样分子的电子结构和多个轨道。本文所有的实验结果可以通过数值模拟很好地再现。该方法的进一步推广将为利用HHG光谱探测复杂多原子分子提供有力手段。
 
Real-Time Observation of Molecular Spinning with Angular High-Harmonic Spectroscopy
 
Lixin He, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163201 (2018)
 
 
  
隧道电离非绝热初始动量
 
偏移的直接实验观测
 
本文报道了强场隧穿对氩在单次电离时极化面内初始电子动量分布的非绝热偏移,并说明了如何通过实验控制非绝热度。通过比较双色反向和同向场(390和780nm),作者表明非绝热偏移强烈地取决于激光电场的时间演化。文章作者介绍了一种可以使用双色反向和同向场直接访问非绝热偏移的简单方法。此外,对于780nm处的单色圆偏振场,实验观察到的类环分布的半径随着光传播方向上动量的增加而增加。作者所观察到的初始动量偏移可以很好地通过强场近似再现。文章为我们展示了一幅将测量的非绝热偏移与虚拟填充中间态的磁量子数联系起来的机理图像。
 
Direct Experimental Access to the Nonadiabatic Initial Momentum Offset uponTunnel Ionization
 
S. Eckart, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163202 (2018)
 
 
 
超冷极性分子的微波屏蔽
 
本文作者使用微波来设计超冷极性分子之间的长程排斥作用,所得到的屏蔽抑制了各种损耗机制并提供了大的弹性横截面。超精细相互作用限制了在实际条件下的屏蔽,但是磁场则允许将损耗压制到10-14cm3 s-1以下。屏蔽的机理和最佳条件与Gorshkov等人在Phys. Rev. Lett. 101, 073201 (2008)中所提出的大不相同,并且不用要求取消对许多应用都至关重要的长程偶极-偶极相互作用。
 
Microwave Shielding of Ultracold Polar Molecules
 
Tijs Karman and J. Hutson
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163401 (2018)
 
 
 
超冷偶极分子散射长度的控制
 
通过对偶极分子的第一激发旋转态施加一个圆极化和微蓝失谐的微波场,我们可以在两个碰撞体的入口通道中设计一个长程的浅势阱。随着施加的微波交流电场加强,长程势阱将变深并且可以支持一定数量的束缚态,这又将分子-分子散射长度值从大的负值升到大的正值。本文作者采用一种非量纲方法,其中分子由重新调整的旋转常数B˜=B/sE3描述,其中sE3是特征偶极能量。作者发现,当施加足够的交流电场时,B˜>108的分子会对任何淬火损失免疫,淬火过程弹性比率可以达到103以上的值,并且散射长度值和信号也可以被人为调整。这种控制分子散射长度的能力为研究超冷分子丰富的强相关多体物理学打开了大门,类似于超冷原子的物理学研究。
 
Controlling the Scattering Length of Ultracold Dipolar Molecules
 
L. Lassablière and G. Quéméner
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163402 (2018)
 
 
 
态到态自电离过程的过渡态中的
 
绝热和非绝热效应
 
本文在高分辨率条件下半球形电子分析仪作为检测器的交叉分子束设备中测量了Ne*(3P2,0)和Kr(1S0)碰撞所发射电子的能量分布。该实验能控制自电离过程的过渡态的相关性质,其结果为研究态到态原子和分子碰撞的立体动力学中的电子绝热和非绝热效应提供了新的见解。特别是,虽然绝热效应决定了试剂和产物可达到的量子态的序列、能量和对称性,但非绝热效应触发了从入口到出口通道的整个过程。
 
Adiabatic and Nonadiabatic Effects in the Transition States of State to State Autoionization Processes
 
Stefano Falcinelli, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163403 (2018)
 
 
 
用光学控制探测
 
能量依赖的Feshbach共振
 
光学控制能够实现窄碰撞共振(Feshbach)的新型高分辨率探头,这种探头高度依赖于碰撞原子对的相对动量,并且对于使用超冷原子气体模拟中子物质非常重要。本文展示了一个双场光学游标,它将窄谐振附近的kHz(mG)磁场失谐扩展为MHz光场失谐,从而能够精确控制和表征与动量相关的散射幅度。通过测量6Li中的窄共振的双光子损耗谱,可以得到与作者的理论模型非常一致的丰富结构。然而,测量和预测的双光子光谱之间的异常整体频移还没有得到解释。
 
Probing Energy-Dependent Feshbach Resonances by Optical Control
 
N. Arunkumar, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163404 (2018)
 
 
 
Penning和联合电离的相干控制:
 
来自对称性角度的见解
 
[编辑推荐语]通过考虑以前被忽略的对称条件,实现对原子碰撞过程中的相干控制是可能的(比如Penning和联合电离的控制)。
 
基于量子干涉的要求,对反应中原子和分子碰撞过程的相干控制仍然难以实现。在这里,从对称条件出发,本文提出了一种控制原子碰撞过程中的Penning和联合电离的可行方法。对He*(3S)-Li(2S)和Ne*(3P2)-Ar(1S0)的计算应用显示,在实验可行条件下可实现对电离过程的广泛控制。
 
Coherent Control of Penning and Associative Ionization: Insights from Symmetries
 
Juan J. Omiste, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163405 (2018)
 
 
 
谐振腔内量子气体的旋量自定序
 
本文观察了双组分玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)与光学谐振腔强耦合的联合自旋空间(旋量)自组织。这种不寻常的非平衡Hepp-Lieb-Dicke相变是由经典泵浦场和自发出现的量子动力腔场形成的非共振拉曼跃迁驱动的。它介导了一种旋量之间的相互作用,在临界强度以上,同时在一个自发出现的2D晶格的相对棋盘构型上组织BEC的相反旋量态。通过直接检测原子自旋和动量态以及全息重建发射腔场的相位,可以观察由此产生的旋量密度波极化子凝聚。其中,全系重建发射腔场相位促成了对自旋态的直接测量和对自旋空间畴壁的观察。这里所展示的光子介导的自旋相互作用可以用来设计产生动态规范场和量子自旋玻璃。
 
Spinor Self-Ordering of a Quantum Gas in a Cavity
 
Ronen M. Kroeze, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163601 (2018)
 
 
 
二维原子阵列的激光和放大
 
本文探讨了二维周期性原子阵列在通过外部光泵浦引入增益时产生光放大和激光发射的能力。具体而言,文章预测激光可以发生在2D晶格中原子间协同相互作用辅助的任意弱原子散射体中。作者将这一结论建立在三级散射体的解析理论基础上,进一步揭示了晶格和原子共振之间丰富的相互影响。本文为理解周期性原子阵列中的光放大和激光发射提供了通用背景,并在纳米级的相干光子态的产生、操纵和控制方面具有良好的应用前景。
 
Lasing and Amplification from Two-Dimensional Atom Arrays
 
Vahagn Mkhitaryan, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163602 (2018)
 
 
 
环形腔中冷原子的
 
定向双稳态和非互易激光
 
本文使用冷原子气体作为增益介质,证明了激光在环腔的反向传播模式,其中激光器在没有额外的场时在通常的磁光捕获条件下工作。作者还对激光的阈特性进行了表征,并测量了二阶光学相干性。激光发射表现出方向双稳性,在顺时针和逆时针模式之间随机切换,并且当原子沿腔轴移位时观察到可调的非互易性。
 
Directional Bistability and Nonreciprocal Lasing with Cold Atoms in a Ring Cavity
 
B. Megyeri, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163603 (2018)
 
 
非线性动力学和流体力学
 
责编:兰岳恒
 
在空气-水界面上预测凝聚相
 
单分子膜的稳态剪切流变
 
在生物物理系统和工程产品中软界面的非牛顿剪切响应预测,是强行使用线性(牛顿)本构方程预测的。这篇文章提出一个推广的本构方程,预测具有可操控的材料特性,在大范围稳定剪切下都可用来描述牛顿和非牛顿界面的响应。Raghunandan等人的实验跨越六个数量级的剪切速率,符合并统一了单分子膜剪切稀化行为的各种不同报道。实验使用脂质二棕榈酰磷脂酰胆碱薄膜,这种物质是哺乳动物细胞膜的主要成分和肺表面活性剂,很接近生理包装密度。(闫子硕)
 
Predicting Steady Shear Rheology of Condensed-Phase Monomolecular Films at the Air-Water Interface
 
Aditya Raghunandan and A. Hirsa
 
Phys. Rev. Lett. 121, 164502 (2018)
 
 
 
横向位移在水下新月形沙丘形成中的作用
 
新月形沙丘,是流体流动在颗粒床上作用形成的。这些基床在许多环境中都可见到,存在于水下或空气中,并且通过不同初始排列颗粒的聚集形成。虽然它们经常在自然界中被发现,但有关其发育的细节仍待理解。最近的一篇论文提出了一个发育时间尺度和单个新月形基于角的生长平衡。在当前论文中,Alvarez等人报告了在颗粒尺度上角生长的测量。在实验中,锥形堆放在一个在闭合渠道中,每个颗粒都被跟踪。它们作为一个堆,在水流作用下形成一个新月形沙丘。作者确定了不断增长的角上颗粒的迁移轨迹,发现其中大部分来自初始堆边缘的上游区域,平均位移量级为堆的大小。此外,研究表明单个颗粒具有不容忽视的横向位移,由滚动和滑动构成,其中许多都是围着堆运动。这里实验揭示角形成的机制与一般图象中的形成鲜明对比,即由于迁移速度与沙丘尺寸倒数之间的标度关系,沙丘侧翼前进形成新月角。本文的结果改变了水下新月形沙丘生长的解释方式。(闫子硕)
 
Role of Transverse Displacements in the Formation of Subaqueous Barchan Dunes
 
C. Alvarez and E. Franklin
 
Phys. Rev. Lett. 121, 164503 (2018)
 
 
 
电磁拓扑边缘态的非线性控制
 
拓扑光子学最近已成为实现鲁棒光学电路的聪明做法,非线性效应的研究有望为光子拓扑态的可调性打开大门。在实验上,本文在泵浦探针区间耦合非线性谐振器阵列中实现了电磁拓扑边缘态的非线性诱导光谱调谐。当非线性很弱时,可以观察到谐振器频率的光谱偏移主要集中在边缘模式,对体模式只有很小的影响。对于强泵浦,论文描述了几种边缘状态变换模式及与体模的杂化,并且还预测了参数驱动的从拓扑静止到不稳定动态区间的转变。(闫子硕)
 
Nonlinear Control of Electromagnetic Topological Edge States
 
D. A. Dobrykh, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 163901 (2018)
 
 
 
薄流体层中的湍流出现与否
 
流体层流在工业,地球物理学和天体物理学中无处不在。大尺度薄层流动可以被认为是添加了底部摩擦的二维流。在这篇文章中,Falkovich等人发现这种流动的属性在很大程度上取决于它们的驱动方式。他们认为库埃特流动无论粘度和摩擦力有多小,都无法支持湍流。直接数值模拟(直到雷诺数Re =106)确认所有扰动都在平面库埃特流中消失。相反,对于足够小的粘度和摩擦,扰动会破坏压力驱动的层流(Poiseuille)流动。这时出现的是在壁涡旋之间滑动的喷射形式的行波。对于5×103
 
Turbulence Appearance and Nonappearance in Thin Fluid Layers
 
G. Falkovich and N. Vladimirova
 
Phys. Rev. Lett. 121, 164501 (2018)
 
 
等离子体与束物理
 
责编:陈少永
 
任意碰撞条件下的漂移波不稳定性理论
 
Jorege等人引入了一种可以在任意碰撞条件下考虑库仑碰撞算子影响的数值有效算法。该模型基于Hermite-Laguerre多项式的分布函数展开,可用于研究碰撞对任意平均自由程磁化等离子体不稳定性的影响。对于漂移波不稳定性,该算法允许检索已建立的碰撞和无碰撞极限。在与当前和未来的磁约束核聚变装置相关的中间碰撞条件下,在最先进的湍流模拟代码中使用的碰撞算子偏差表明,只有保留完整的库仑算子,才能获得准确的不稳定性增长率和本征模谱,否则,可能会显著影响输运的定量预测。至于速度空间依赖性的表示(包括完全碰撞算子),作者提出的指数收敛的谱表示方法比标准有限差分方法更加高效。(阳青程,牟茂淋)
 
Theory of the Drift-Wave Instability at Arbitrary Collisionality
 
R. Jorge, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121. 165001 (2018)
 
 
 
等离子体团不稳定性
 
在磁流体动力学湍流中所起的作用
 
演化电流片中的等离子体团不稳定性一直以来都得到了广泛的研究,因为它影响到电流片的破坏、等离子体团的形成以及由此产生的快速磁重联。Dong等人通过高分辨率直接数值模拟,研究了二维磁流体动力学(MHD)湍流中等离子体团不稳定性的所起作用。当磁雷诺数足够大(Rm = 106)时,动态校准和湍流间歇性的综合作用,将导致大量等离子体团在许多强电流片中形成。电流片结构的破坏促使能量级联向小尺度发展,导致能谱的断裂和锐化。在等离子体介导区域,能谱显示出一个2.2(接近光谱指数)的定标,该结果与最近的理论分析一致。作者还证明了二维MHD湍流中存在与尺度相关的动态校准,且校准角的相应斜率接近0.25。(秦晨,牟茂淋)
 
Role of the Plasmoid Instability in Magnetohydrodynamic Turbulence
 
Chuanfei Dong, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 165101 (2018)
 
 
 
测量环形等离子体中
 
由漂移波湍流导致的杂质输运
 
Nishizawa等人首次测量了环形磁化等离子体中由漂移波湍流驱动的杂质粒子流。杂质密度和径向速度涨落的关系由离子多普勒光谱测量得到。径向速度的快速小涨落通过一种新的线性频谱关联分析方法得出,该方法能够排除随样本量的增加而产生的无关噪声。测量发现,等离子体边界处的C2+杂质湍流的方向是向内的,这与杂质密度的测量结果一致。这也是反场箍缩等离子体中捕获电子模湍流引起涨落诱导输运的首个直接证据。(杨生鹏)
 
Measurements of Impurity Transport Due to Drift-Wave Turbulence in a Toroidal Plasma
 
T. Nishizawa, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 165002 (2018)
 
 
凝聚态物理:结构
 
责编:马天星
 
量子多粒子系统中
 
角动量的图解蒙特卡罗方法
 
Bighi等人介绍了具有宏观自由度的量子多粒子系统的角动量特性图解蒙特卡罗方法。该处理方法基于图解展开,这种展开是将常规费曼图合并到原子和原子核结构理论中已知的角动量图,从而合并量子旋转所具有的非阿贝尔代数。此方法适用于任意耦合,没有系统误差和有限尺寸效应,并且自然地构造出杂质格林函数。作者通过获得angulon模型的全耦合解作为例子来验证该技术; 事实上,该方法十分普适,可应用于粒子交换量子角动量与其多体环境中的各类系统。(黄通昀)
 
Diagrammatic Monte Carlo Approach to Angular Momentum in Quantum Many-Particle Systems
 
G. Bighin,  et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 165301 (2018)
 
 
 
广义外加应力张量作用下
 
-固结构转变时的晶格不稳定性:
 
具有金属化Si ISi II的例子
 
在广义外加应力张量作用下,作者使用密度泛函理论研究了固-固相变(PT)过程中应力-应变行为和弹性不稳定性。以半导体Si I和金属Si II为例,其金属化优先于相变,所以有压力的Si I可以是金属。静压相变发生在76 GPa,而在单轴负载下发生在11 GPa(3.7 GPa平均压力),降低了21倍。Si I→Si II相变通过相位场的改性转化工作的临界值来描述,且相变判据只有给定六个独立应力元素的两个参数。Zarkevich等人的研究结果揭示了在可预测非静压负载下,新的或已知的高压相的新奇且更实用的合成途径,这种负载下的不稳定性竞争可用于相选择,而不是用于适用于平衡过程的自由能最小值。(黄通昀)
 
LatticeInstability during Solid-Solid Structural Transformations under a General Applied Stress Tensor: Example of Si  I→Si  II with Metallization
 
Nikolai A. Zarkevich, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 165701 (2018)
 
 
 
强太赫兹脉冲揭示
 
相变材料中的齐纳隧道击穿效应
 
Sanari等人通过使用强太赫兹(THz)脉冲照射,系统地研究了相变材料Ge2Sb2Te2中发生结晶的空间和时间动力学。太赫兹泵浦光学探测光谱的结果显示,齐纳隧道效应引起了结晶相电导率的非线性增加。这个现象使得只在结晶区域边缘处与THz脉冲相关的电场大幅增强。集中在该区域的电场,通过焦耳热效应引起温度的升高,这反过来也导致了纳米级晶体平行于电场方向生长以及在样品上形成丝状的导电区域。(张陆峰)
 
Zener Tunneling Breakdown in Phase-Change Materials Revealed by Intense Terahertz Pulses
 
Yasuyuki Sanari, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 165702 (2018)
 
 
  
Nanofacet上的原子台阶流
 
[编辑推荐语]电子显微镜在生长纳米晶体表面捕获到新原子层的形成和扩散。
 
晶体生长通常是通过原子台阶流进行的。当可用于生长的表面积受限时,原子台阶的成核和生长便会受到影响。该问题与纳米晶体的形成有关。作者研究了Au催化的GaAs纳米线是如何在透射电子显微镜中生长形成的。原位观察表明,原子层在纳米线和催化剂液滴之间的界面的周边成核。从该起始位置,原子台阶在六边形的限制区域内流动。在特定的部分覆盖范围内,单层配位突然改变。基于系统几何形状及其边缘能量的一个简单模型解释了这些观察结果。特别是,作者观察到了台阶曲率的反转,这表明在界面周边处,单层边缘每单位长度的有效能量比在催化剂液滴内部低得多。(王婧瑶)
 
Atomic Step Flow on a Nanofacet
 
Jean-Christophe Harmand, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 166101 (2018)
 
 
凝聚态物理:电子性质
 
责编:袁喆,马锋杰,沈卡
 
3D外尔半金属中的态密度
 
在三维无序的外尔半金属中是否存在金属-绝缘体相变一直存在争议。该相变现象和能谱节点上的平均态密度是否在某个临界无序强度下消失密切相关。基于此,本文作者在随机散射连续分布的情况下,讨论三维无序外尔系统中的平均态密度。结果显示,在离散系统中,只有当无序势和纯格林函数一致时,平均态密度才会存在。而对于杂质密度大的体系,由于杂质边缘态的存在,体系总会存在态密度。该结果支持了最近关于在无序的三维外尔半金属中避免量子临界点的建议。(刘钱)
 
Short Note on the Density of States in 3D Weyl Semimetals
 
K. Ziegler and A. Sinner
 
Phys. Rev. Lett. 121, 166401 (2018)
 
 
 
相对论半金属中无序驱动的量子相变:
 
多孔介质方程的泛函重整化
 
在存在随机性的情况下,相对论半金属经历向扩散相的量子相变。在N→0极限下,存在一个标准方法将此相变与U(N)Gross-Neveu模型相关联。Balog等表明相应的不动点是无限不稳定的,显示了包含超出常规高斯近似的涨落的必要性。他们发展了一种可以包括这些效应的泛函重整化群方法,并表明无序分布按照所谓的多孔介质方程重整化。他们发现这个相变是由一非解析固定点控制,与U(N) Gross-Neveu模型完全不同。他们的方法提供了一种独特的自发生成有限态密度的机制,并且还表征了接近相变时涨落的广泛分布的标度行为。它可以应用于非解析效应可能起作用的其他问题,例如Anderson局域化相变。(方子明)
 
Disorder-Driven Quantum Transition in Relativistic Semimetals: Functional Renormalization via the Porous Medium Equation
 
Ivan Balog et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 166402 (2018)
 
 
 
在原子定义的结构中
 
初始化和监测单个电子的演化
 
原子操控已成为制造新型原子物理系统和设备的有力方法。基于该技术,本文中作者利用非接触式原子力显微镜,跟踪并操纵被限制在用氢化硅表面悬挂键设计出的表面原子结构中单个电子的位置。结果显示,尖端表面相互作用的存在,可以让我们机械地操纵一个表面硅原子的平衡位置,导致其重新杂化,进而促使悬挂键的负电荷稳定下来。由于这种机制是基于短距离的相互作用,并且可以在没有应用偏差电压的情况下进行,所以保持了位置特有的选择性和单电子控制性。同时,由于对硅晶格的弛豫,可以容纳带负电的悬挂键。作者进一步观测电荷构型对温度的依赖关系。结果显示,在4.5 K下,该类悬挂键结构都能稳定存在。(刘钱)
 
Initiating and Monitoring the Evolution of Single Electrons Within Atom-Defined Structures
 
M. Rashidi et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 166801 (2018)
 
 
 
利用共振自旋翻转散射
 
探测节线半金属表面态
 
尽管有预言称拓扑节线半金属可以表现出独特的鼓膜型表面态,不过对这种表面态的直接探测仍然是一个挑战。本文中, Chen等人提出非磁金属和具有自旋轨道耦合的节线半金属构成的异质结中的自旋分辨输运可以作为探测这种表面态的手段。作者发现,这种鼓膜型表面态在异质结界面处会引发共振自旋翻转反射。这种效应可以在反平行排列的磁性端口间通过垂直自旋输运和横向电荷输运探测到。在异质结隧穿极限下,自旋和电荷电导在零能附近出现共振峰,这提供了鼓膜型表面态存在的独特证据。这个特征对界面无序和有色散的鼓膜型表面态都有效。基于数值计算,作者指出这套方案可以在拓扑半金属HgCr2Se4中应用。(李松)
 
Proposal for Detecting Nodal-Line Semimetal Surface States with Resonant Spin-Flipped Reflection
 
Wei Chen et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 166802(2018)
 
 
 
与几个Luttinger液体耦合的
 
动态边界的跨导相变
 
Horovitz等人研究了像可移动杂质这样的动态边界通过相互作用参数K与多个独立Tomonaga- Luttinger液体耦合的情形。作者证明了当Tomonaga- Luttinger液体超过两个时,会在耦合系数大于1/2时发生一个量子相变。此时Tomonage- Luttinger液体在粒子位置发生锁相,并导致大小为e2/Nh的非零跨导。在强耦合情况下,相变的分界线在K=1-(1/N) 处终止,这个结果与大N情况一致。作者讨论的另一种动态边界是超导或者玻色爱因斯坦凝聚晶粒与两个以上Tomonaga-Luttinger液体耦合的情况;此时的相变也对应于相关Josephson耦合的开始。(李松)
 
Transconducting Transition for a Dynamic Boundary Coupled to Several Luttinger Liquids
 
B. Horovitz et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 166803 (2018)
 
 
 
钌酸锶异质结中的库珀对自旋流
 
自旋三重态库珀对的凝聚不仅需要破缺规范对称性还需要自旋有序,这就有可能产生与磁性绝缘体中自旋波自旋流类似的库珀对自旋流。这种相似性也意味着可以把吉尔伯特阻尼推广到集体自旋三重态动力学过程中。最近实验上在块体Sr2RuO4上生长巡游铁磁体SrRuO3薄膜构成的异质结构是当前最著名的自旋三重态超导材料,它为库珀对自旋流的产生提供了一个可靠的平台。作者展示了这种异质结构不仅可以实现长程自旋阀,还可以实现自旋三重态序参数集体自旋模式的电驱动。这个工作有助于在实验上实现超流自旋输运并表征自旋三重态超导性的输运特性。(李松)
 
Cooper-Pair Spin Current in a Strontium Ruthenate Heterostructure
 
Suk Bum Chung, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167001(2018)
 
 
 
YBa2Cu3Oy中超导与场诱导电荷序
 
之间的非常规相互作用
 
Ka?mar?ík等人详细研究了未掺杂YBa2Cu3Oy费米能级处电子态密度(DOS)的温度(T)和磁场(H)依赖性,这是由比热和Knight位移测量得出的。他们发现DOS在特征场HDOS之上变为与磁场无关,并且HDOS(T)线在长程3D电荷密度波序的开始附近显示出异常拐点。HDOS(T)不寻常的S形状暗示了两个相互排斥的序最终建立了一种协作形式,以便在低温共存。从理论上讲,这种协作可能是由于对密度波态的稳定所致,这需要在相图的这个区域进一步研究。(方子明)
 
Unusual Interplay between Superconductivity and Field-Induced Charge Order in YBa2Cu3Oy
 
J. Ka?mar?ík et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167002 (2018)
 
 
 
Nb:SrTiO3中自旋-轨道耦合
 
和轨道失配的超导隧道谱
 
Swartz等通过超导隧道谱研究了Nb掺杂的SrTiO3薄膜中的本征自旋-轨道耦合和轨道失配。轨道失配在二维极限下被几何抑制,使得可以使用Maki理论定量评估费米能级自旋轨道散射。面内磁场下超导能隙的响应表明短的自旋轨道散射时间τso≤1.1ps。对轨道失配的分析表明,重电子能带对配对有显著贡献。这些结果表明,SrTiO3中的本征自旋-轨道散射时间与SrTiO3界面导电层中与Rashba效应相关的散射时间相当,并且可认为在SrTiO3所有形式的超导电性中都很明显。(方子明)
 
Superconducting Tunneling Spectroscopy of Spin-Orbit Coupling and Orbital Depairing in Nb: SrTiO3
 
Adrian G. Swartz et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167003 (2018)
 
 
 
NaFe1-xCoxAs
 
近向列量子临界点的电子质量增强
 
在体系物理性质急剧变化的量子临界点处,通过掺杂载流子或施加压力可以在零温度(T)下完全抑制磁序。然而,对于打破旋转对称性的电子向列序,情况尚不清楚。在这里,Wang等人报导了NaFe1-xCoxAs的核磁共振研究,其中磁性和向列相变是很好地分离的。核磁共振能谱对涡流态下的非均匀磁场敏感,这与测量电子质量m*的London穿透深度λL有关。他们在λ2L(T~0)的掺杂依赖性中发现了两个峰,一个在xM=0.027处,自旋晶格弛豫速率显示出量子临界行为,另一个在xc=0.032处,在此附近向列相变温度外推到零并且电阻率显示出T-线性变化。他们的结果表明,向列量子临界点位于xc处的超导圆顶下方,其中m*被增强。最后他们讨论了向列涨落对超导电性的影响。(方子明)
 
Electron Mass Enhancement near a Nematic Quantum Critical Point in NaFe1-xCoxAs
 
C. G. Wang et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167004 (2018)
 
 
 
无序量子自旋梯的动态结构因子
 
无序是凝聚态物质中不可避免的部分。一方面其可以破坏干净体系中的物理行为,另一方面,无序也能为体系带来新的物理效应,尤其是在关联量子材料中。本文中,作者研究了淬火无序对two-leg量子自旋梯中零温度动态结构因子的影响。结果显示,利用链簇展开和键算符平均场理论,可以观察到淬火无序对单个准粒子、复合束缚态以及双准粒子连续体产生较大的影响,进而导致动力学相关函数中类似三元激发量子化的有趣量子结构的产生。作者进一步指出,这些现象都可在光谱实验中被很好地观察到。(刘钱)
 
Dynamic Structure Factor of Disordered Quantum Spin Ladders
 
M. Hörmann et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167201 (2018)
 
 
 
人工反铁磁的自旋轨道转矩存储操作
 
Moriyama等人基于自旋霍尔效应在CoGd人工反铁磁比特中实现了一系列自旋轨道转矩写入操作,并用高低电阻态实现了信息读取。作者揭示了自旋轨道转矩和场诱导两种引起反铁磁序翻转机理的差异。除了给出详细的自旋转矩储存操作以外,这个系统工作也展示了反铁磁比特的记性行为和高度抗外场干扰的能力。(李松)
 
Spin-Orbit-Torque Memory Operation of Synthetic Antiferromagnets
 
Takahiro Moriyama et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167202(2018)
 
 
 
Shastry-Sutherland磁体TmB4中
 
1/8平台简并和反铁磁相
 
Shastry-Sutherland晶格自旋系统中的1/8分数化平台相被看作是阿基米德晶格出现的标志。本文中,Trinh等人使用了高分辨比热和磁化测量方法研究了伊辛磁体TmB4在磁场-温度相图下的1/8平台相,发现随着磁场增强,1/8平台相平滑的与反铁磁相接。这就意味着,这个1/8平台相并非TmB4的不同热力学基态。作者还结合这些结果对Shastry-Sutherland晶格中的海森堡自旋进行了讨论。(李松)
 
Degeneracy of the 1/8 Plateau and Antiferromagnetic Phases in the Shastry-Sutherland Magnet TmB4
 
Jennifer Trinh et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167203(2018)
 
 
 
神经网络量子态的对称性和多体激发
 
人工神经网络最近被引入作为表示多体波函数的一般假设。结合变分蒙特卡罗计算,这个假设已被应用于寻找哈密顿量基态及其能量。在这里,Choo等人提出这种方法的扩展来研究激发态,这是几个多体量子计算的核心任务。首先,他们给出一个策略,允许他们定位哈密顿量的(非局域)对称性的本征态。其次,他们给出了一种算法来计算没有对称性的低位激发态。他们通过约束Boltzmann机器和前馈神经网络都验证了他们的方法,给出了一维spin-1/2 Heisenberg模型和一维Bose-Hubbard模型的结果。与精确结果进行比较,他们获得了大范围激发态能量的良好一致性。有趣的是,他们发现深层网络通常优于高能态的浅层架构。(方子明)
 
Symmetries and Many-Body Excitations with Neural-Network Quantum States
 
Kenny Choo et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167204 (2018)
 
 
 
SU(N)对称费米子晶格系统中
 
N演化的相互作用效应
 
利用量子蒙特卡罗模拟,Xu等人在半填充一维晶格中非微扰地研究了具有SU(N)对称性的超冷费米气体中的相互作用效应。他们发现,随着N的增加,弱和强相互作用系统随着巡游性和莫特性的收敛从相反的方向被驱动到一个交叉区域。在弱相互作用区域中,粒子几乎是巡游的,并且粒子间碰撞被N增强,导致相互作用效应的放大。相反地,在强耦合区域中,通过增强的虚拟跃迁过程,N的增加软化了莫特绝缘背景。交叉区域表现出几乎N-无关的物理量,包括相对带宽,费米分布和自旋结构因子。偶数N和奇数N系统之间的差异在具有强相互作用的小N处最为突出,因为奇数情况允许具有比虚拟的大得多能量的局域真实跃迁。这些效应可以在如87Sr(173Yb)碱土(类)费米子的超冷原子实验中实验测试。(方子明)
 
Interaction Effects with Varying N in SU(N) Symmetric Fermion Lattice Systems
 
Shenglong Xu et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167205 (2018)
 
 
 
单层MoS2MoSe2中的谷极化共振谱
 
过渡金属二硫化物由于其在单层时所体现的特殊物理性质而引起广泛的关注。本文中,作者利用不同激发能量的光致发光测量方法,以单层MoS2和MoSe2为例,研究过渡金属二硫化物中圆极化守恒的共振行为。结果显示,在接近共振的情况下,MoS2中发射的圆极化光保留在100%,MoSe2中A/A-的峰值可达到84%/79% ,超过了之前报告的任何值。然而,与以往的预测不同的是,在能量小于共振之上的双声子纵向声子能量时,圆极化的程度明显降低。进一步分析表明,该降低效应由单层过渡金属二硫化物中多个相互竞争的脱极化过程共同作用。(刘钱)
 
Resonance Profiles of Valley Polarization in Single-Layer MoS2 and MoSe2
 
H. Tornatzky and A. Kaulitz
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167401 (2018)
 
 
 
缺陷诱导单层过渡金属二硫化物中
 
低能级激子和谷选择性的修饰
 
虽然单层过渡金属二硫化物具有优良的电子和光学性能,但是与别的任何材料一样,该类材料中也不可避免会存在缺陷,而这些缺陷一般会给材料的性能带来较大影响。本文中,作者采用GW和Bethe-Salpeter相结合的从头计算的方法,研究点缺陷氧族空位对单层过渡金属二硫化物光学性能的影响。结果显示,在价带的准粒子连续体中,氧族空位可以引起的非占据带隙态和占据共振缺陷态。这些缺陷状态可产生大量的强束缚缺陷激子,若其与原始系统的激子杂交,将会减少了谷选择圆二色性。该结果提出了一种通过缺陷工程来调整自旋谷极化和其他光学性质的途径。(刘钱)
 
Defect-Induced Modification of Low-Lying Excitons and Valley Selectivity in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
 
S. Refaely-Abramson et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167402 (2018)
 
 
 
ABA型三层石墨烯中的狄拉克沟
 
Gully对称性破缺的量子霍尔态
 
[编辑推荐语] 研究人员通过能带分析方法,发现多层石墨烯中增强的电子相互作用。
 
在多层石墨烯中,能带结构的强三角弯曲使得费米面上的拓扑性演化变得相对有趣。如果能够在该类能带中引入高度简并的朗道能级,增强的电子相互作用会使得该类体系中产生新型的基态。然而,该类方法需要样品的质量相对较高,为其实现提供了一定的限制。本文中,作者利用量子电容测量技术研究三层石墨烯的能带特性。结果显示,在零外磁场中,费米表面拓扑性的变化,将会诱导电子密度和电位移的变化。在高位移场和低密度的情况下,强烈的三角弯曲在将在每个谷中产生三个新的狄拉克(Dirac)锥,我们称之为沟壑。这些沟壑围绕着一个六角形布里渊区的角落,并具有三度的旋转对称性。在低外磁场下,这些沟壑态上的朗道能级简并度从二变到三。同时,弱不可压缩态也在这些三重态的整数填充中观察到。进一步的Hartree-Fock分析表明,该类弱不可压缩态的实现与自发旋转对称性破缺的库伦向列相密切相关。(刘钱)
 
Emergent Dirac Gullies and Gully-Symmetry-Breaking Quantum Hall States in ABA Trilayer Graphene.
 
A. A. Zibrov et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167601 (2018)
 
 
软物质与生物物理
 
责编:徐留芳
 
高度缠结的交联聚合物熔体中的链收缩
 
Hsu等人使用计算机模拟研究了非线性粘弹性体系中强烈形变的高度缠结聚合物熔体的弛豫现象,尤其是等容伸长后的呈现各向异性的链构象。Doi-Edwards管模型及其Graham-Likhtman-McLeish-Milner(GLaMM)模型的发展(包括轮廓长度的涨落和对流场下限制脱落效应),预测了变形后即发生的聚合物链在所有方向上伸长量的收缩。但这一预测受到实验、模拟和其他理论研究的挑战,管概念的有效性是否普适受到质疑。Hsu等人通过观察非常长的链条,将伸长链的初始收缩分解为平行和垂直于拉伸方向两个部分,得出的实验结果明显弱于GLaMM模型所预测的效果。他们发现,2D散射函数展开的第一个各向异性项在定性上与GLaMM模型的预测一致,为实验检验提供了依据。(何寒梅)
 
Chain Retraction in Highly Entangled Stretched Polymer Melts
 
H. Hsu and K. Kremer
 
Phys. Rev. Lett. 121, 167801 (2018)
 
 
 
受力下的蛋白质基水凝胶建模
 
由结构化多聚蛋白结构域制成的水凝胶将交联聚合物的性质和去折叠的相变研究关联起来。使用蛋白质水凝胶作为集成方法研究结构域展开的物理学受制于有关尺度研究工具的缺乏和系统的复杂性。在本文里,基于受力作用下的蛋白质结构域的伸长和去折叠,Shmilovich等人提出了一个模型来描述蛋白质水凝胶的生物力学响应。他们的模型考虑了凝胶内部分子的网络动力学的贡献,这些分子具有随机交联点和随机拓扑结构。该模型再现了被报道过的宏观粘弹性效应,并且在蛋白质水凝胶上使用简单的流变测定法即可测量出蛋白质分子的平均力学响应尺度,这在降低测量尺度的实验手段的改进上迈出重要一步。(王赫)
 
Modeling Protein-Based Hydrogels under Force
 
Kirill Shmilovich and Ionel Popa
 
Phys. Rev. Lett. 121, 168101 (2018)
 
 
 
 
 

 

 
 
 
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