量子极值面有什么意义，“熵”什么意思它的变化有什么意义，

PRL导读-2019年122卷10期

序

言

本着服务于中国物理学者和物理专业研究生的宗旨，我们根据PRL摘要和引言对本期部分文章进行中文导读。由于水平有限，不免出现一些不准确的地方乃至错译的地方。公众号下方有留言功能，欢迎专家学者通过留言指出不准确或错译的地方，共同提高公众号的服务质量。留言经编辑确认后，会显示在文章下方，供后来浏览者参考。

普通物理：统计与量子物理

责编：艾清

熵的能量-时间不确定关系

能量-时间不确定性在量子力学基础和量子技术中起着重要作用，量子力学的创始人们也曾讨论过这一问题。然而，标准方法（例如，罗伯逊的不确定性关系）不能用于能量 - 时间不确定性，因为通常没有与时间相关的厄米算子。按照以前的方法，Coles等人通过从量子钟读取时间的准确程度来度量时间不确定性。然后，作者们使用熵来度量量子钟在各种时间状态的信息理论上的可分辨性。本文的主要结果是一个对于一般含时哈密顿量的熵能量-时间不确定关系。文中对这一关系在离散时间和连续时间情况都有说明。作者们给出的这一不确定性关系很强，因为它允许用量子记忆来减少不确定性，这种表述使作者们将其重新解释为对不对称相对熵的约束。由于熵的操作相关性，作者们预计他们的不确定性关系将能用于信息处理中。（马宇翰）

Entropic Energy-Time Uncertainty Relation

P. J. Coles, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 100401 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.100401

无序势中的物质波弹性散射时间

Richard等人报告了在光学无序势中对物质波弹性时间τ_s的广泛研究。采用直接实验测量、数值模拟，以及基于对无序性质的了解与第一阶玻恩近似对比的方法，他们研究了从弱散射区到强散射区，超过三个数量级的τ_S的行为。他们还详细地研究了过渡的位置，作为主要结果，他们揭示了无序统计的强烈影响，尤其是在广泛使用似Ioffe-Regel判据kl_s~1相关的地方。当发现与高斯分布无序势相关的时候，他们观测到与通常用到冷原子中的激光斑点无序有重大的偏差。他们的结果对于复杂输运现象的实验探究（比如Anderson局域化）和微观理论的联系是至关重要的。（刘宁）

Elastic Scattering Time of Matter Waves in Disordered Potentials

J. Richard, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 100403 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.100403

无先验信息的自适应压缩层析成像

量子态断层扫描既是量子信息和计算领域的一个重要组成部分，也是一项艰巨的任务，随着系统维数的增长，需要大量的测量配置。Ahn等人提出并实验性地实现了一种直观的自适应压缩层析成像方案，该方案受到信号恢复中传统压缩感知协议的启发，极大地减少了重建任何给定的量子态所需的配置数量，而无需对状态进行任何额外的先验假设（如等级信息，纯度等），除了它的维度。（成晶晶）

Adaptive Compressive Tomography with No a priori Information

D. Ahn, Y.S. Teo, et al

Phys. Rev. Lett. 122, 100404 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.100404

非局域变量的测量和前选择、

后选择光子对的乘积规则失效的演示

Xu等人在本文中报道了对非局域变量的冯诺伊曼瞬时测量的第一次实现。在创造超纠缠光子方面的技术成就，使这种测量成为可能。通过对这一测量的可靠性和测量的非破坏性进行高精度地检验，展示了该方案作为许多量子信息协议的基本成分的适用性。该方法允许我们首次通过强测量证明预选和后选量子系统的特殊特征：乘积规则的失败。作者们通过实验验证了，对于特定的预选和后选择的粒子对，对粒子A进行单次测量得到确定的σ_x^A=-1，对粒子B进行单次测量得到确定的σ_x^B=-1，而对A和B施加非局域对测量得到确定的σ_x^Aσ_x^B=-1。（马宇翰）

Measurements of Nonlocal Variables and Demonstration of the Failure of the Product Rule for a Pre- and Postselected Pair of Photons

X.-Y. Xu, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 100405 (2019）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.100405

通过额外量子比特辅助进行

频率上转换的纳米级矢量直流磁力计

高灵敏度和空间分辨率的静磁场传感对于基础物理学，生物成像和材料科学中的许多应用至关重要。更有益的是具有纳米级空间分辨率的全矢量磁力测量。在过去的十年中出现了几种通用的磁力测量平台，例如与金刚石中氮空位色心相关的电子自旋。然而，实现矢量磁力测定通常需要使用传感器集合或降低灵敏度。在本文中，Liu等人介绍一个混合磁力测量平台，它由传感器和辅助量子比特组成，可以对静场进行矢量磁力测量。在更普遍适用的层面，我们演示了金刚石氮空位色心电子传感器和核自旋量子比特的方法。特别地，感应横场依赖于通过辅助量子比特的直流频率上转换，允许具有低频噪声抑制的量子锁定检测。结合Ramsey对纵场的检测，作者们提出的频率上转换方案为纳米尺度的矢量直流磁力计提供了一种灵敏的技术。（马宇翰）

Nanoscale Vector dc Magnetometry via Ancilla-Assisted Frequency Up-Conversion

Y.-X. Liu (刘仪襄), et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 100501 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.100501

引力与天体物理

导读：郭敏勇；责编：高思杰

理解宇宙线电子的起源

基于国际空间站上的阿尔法磁谱仪收集的28.1×10⁶电子，精确的宇宙射线电子的结果呈现在0.5 GeV至1.4 TeV的能量范围内。在整个能量范围内，电子和正电子谱具有明显不同的量级和能量依赖性。与较低的能量趋势相比，电子通量从42.1_-5.2^+5.4GeV开始显著过量，但这种过量的性质不同于超过25.2±1.8 GeV的正电子通量。与正电子通量相反，正电子通量具有810⁺³¹⁰_-180GeV的指数能量截止值，而在5σ水平下，低于1.9 TeV时，电子通量不具有能量截止值。在整个能量范围内，电子通量可以很好地由两个幂律分量的和来描述。通过阿尔法磁谱仪测量的宇宙射线电子和正电子的不同行为清楚地表明，大多数高能电子的来源不同于高能正电子。

Towards Understanding the Origin of Cosmic-Ray Electrons

M. Aguilar et al.

(AMS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 122, 101101 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.101101

在银河系中心附近对

爱因斯坦等效原理的检验

当轨道围绕在四百万太阳质量的黑洞人马座A*时，S2星体经历了引力势能的明显变化。作者利用这种势能的变化来检验爱因斯坦等效原理的一部分：局域位置不变性(LPI)。他们研究了不同原子跃迁对引力势能的依赖性，给出了违反LPI的上限。这是通过在最接近黑洞的过程中分别测量恒星光谱中氢和氦吸收线的红移来完成的。对于这种测量，他们使用的是2015年至2018年的径向速度数据，并将其与S2位置的引力势能相结合，这是根据黑洞周围S2的精确已知轨道计算得出的。这导致违反LPI的限制为|βHe-βH|=(2.4±5.1) ×10^-2。他们用这种测量探测的势能变化比地球上的测量值大6倍，比使用白矮星的实验大10倍。因此，他们检验的区域是之前未曾检验过的。

Test of the Einstein Equivalence Principle near the Galactic Center Supermassive Black Hole

A. Amorim et al.

(GRAVITY Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 122, 101102 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.101102

从QCD轴子产生原初黑洞

We propose a mechanism to generate primordial black holes (PBHs) that is independent of cosmological inflation and occurs slightly below the QCD phase transition. Our setup relies on the collapse of long-lived string-domain wall networks and is naturally realized in QCD axion models with domain wall number N_DW> 1 and Peccei-Quinn symmetry broken after inflation. In our framework, dark matter is mostly composed of axions in the meV mass range along with a small fraction, Ω_PBH≳ 10⁻⁶Ω CDM of heavy M ∼ 10⁴− 10⁷M_⊙PBHs. The latter could play a role in all eviating some of the shortcomings of the standard cosmological model on subgalactic scales. The scenario might have distinct signatures in ongoing axion searches as well as gravitational wave observatories.

Primordial Black Holes from the QCD Axion

Francesc Ferrer, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 101301 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.101301

基本粒子与场论

责编：晁伟、刘晓辉

6维超振幅的极化散射方程

作者融合了螺旋度极化信息，引入了螺旋度版本的散射方程，极化散射方程。这些计划方程确认了6维树图散射振幅的新的公式，这些公式能直接拓展到最大超对称的情况。作者发现了超杨-米尔斯理论，引力以及M5和D5膜的被积函数的新的内容。当约化到四维时，极化方程能给出库伦分支上的振幅的4维细化散射方程的带质量的类比。这些极化方程与Cachoazo等人提出的框架截然不同，尤其是，这些公式从偶数到奇数个粒子时候不会改变特性。

Polarized Scattering Equations for 6D Superamplitudes

Yvonne Geyer et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 101601 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.101601

AdS4中的无质量场的自旋-螺旋度公式

在本文中，作者建议了一种4维反-德西塔空间（AdS4）无质量场的很自然的自旋螺旋度公式。这个公式是基于通过作用在sl(2,C)螺旋度变量的微分算符的AdS4等距代数so(3,2)的标准实现。作者从推导AdS平坦空间的平面波对应物开始，然后用他们来计算简单的散射振幅。最后，基于对称性的论断，作者将所有的三点无质量自旋场的振幅分类。就像在平坦空间那样，作者发现自旋-螺旋度公式允许他们构建相对于用洛伦兹张量方法来构建的额外的自恰相互作用。

Spinor-Helicity Formalism for Massless Fields in AdS4

Balakrishnan Nagaraj et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 101602 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.101602

半经典动力系统的热发射

本最近Maldacena,Shenker和Stanford等人猜测在热量子系统中Lyapunov指数的上界满足λ_L≤ 2 π T / ℏ。如果我们非常简单地将此界限用于有着固定Lyapunov指数λ_L的系统的话，它可能预言存在温度下线为T≥ℏλ_L/2π。尤其它意味着混沌系统在量子力学条件下不可能存在0温。即便是经典的、决定论的系统，一旦我们考虑量子修正后，也会呈现热力学行为。作者详细研究了半经典粒子在双曲固定点附近的运动，并证明了量子修正的确可以诱导满足玻尔兹曼分布的能量发射。作者进一步论证，这样的发射是与量子流体中的霍金辐射有关。作者还讨论了何时能够取到边界值。

Thermal Emission from Semiclassical Dynamical Systems

Takeshi Morita

Phys. Rev. Lett. 122, 101603 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.101603

强相互作用的纠缠压低以及演生对称性

作者证明了强相互作用S矩阵的纠缠压低与低能重子相互作用中观测到的近似自旋-味对称，既两种夸克味道的Wigner SU(4)对称或者三种夸克味道的SU(16)对称，有关联。作者猜测动力学纠缠压低是强相互作用红外的性质，并能导致这些演生对称性，并对预言核物理的性质和致密物质中的超核力提供强有力的限制。

Entanglement Suppression and Emergent Symmetries of Strong Interactions

Silas R. Beane, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 102001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.102001

在4.05和4.60GeV区间

发现e⁺ e⁻ → π⁺ D⁰ D^*−截面中

存在共振结构的证据

使BESIII在e⁺e⁻→ π⁺D⁰D^*−散射过程中，在4.23GeV以及4.40GeV附近看到散射截面的明显的提升。第一个峰与理论预言的D ¯D1 ( 2420 )分子相容。第二个增强不来自于任何已知的共振。为了更好地理解第二个增强，实验需要更详细的振幅分析。

Evidence of a Resonant Structure in the e⁺e⁻→ π⁺D⁰D^*−Cross Section between 4.05 and 4.60 GeV

M. Ablikim et al.

(BESIII Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 122, 102002 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.102002

原子核物理

责编：耿立升

⁷Li反应中不完全融合产物的来源

以及对完全融合的抑制

低结合能原子核的垒上完全融合通常有30%的压低. 导致这一压低并产生相关不完全融合产物的机制目前还存在争议. 结合⁷Li+²⁰⁹Bi反应中轻碎片和重剩余物的单独测量以及符合测量, K. J. Cook等人发展了一个新的实验方法研究产生不完全融合产物的机制. 他们发现，对于占主导的不完全融合产物--钋同位素, 只有小部分可以用弹核碎裂后的俘获来解释: 主要机制是氚核结团的转移. 因此, 他们认为，完全融合的抑制主要是由于弱束缚原子核中的结团现象, 而不是因为它们到达融合位垒前的碎裂. 这意味着有强结团存在的原子核的反应中，完全融合将会被抑制。(王亚坤)

Origins of Incomplete Fusion Products and the Suppression of Complete Fusion in Reactions of ⁷Li

K. J. Cook et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 102501 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.102501

原子、分子与光学

导读：宋新秀；责编：张文凯

可改进H₂电离和解离能测量的基准理论

<编辑推荐语>对氢分子离解能的高精度测定十分敏感于质子的有限尺寸。

H₂的解离能是检验第一性原理计算准确性的一个基准量。本文展示了氢分子EF¹Σ（ν=0，N=1）态和54p1₁里德堡态之间的能量间隔的新测量。当与先前确定的能量间隔相结合时，这种新的测量结果会导致正氢的离解能量DN=1 0的测量得到了大的提升，并首次将其不确定性降低到比有限大小的质子导致的1MHz附近的误差还要小3倍。这一35 999.582 834（11）cm^-1的新结果与包含高阶相对论校正和量子电动力学校正的理论计算结果35 999.582 820（26）cm^-1非常一致。该一致性清除了最近实验和理论之间的分歧，该分歧阻碍了在质子电荷半径存在争议的背景下使用H₂的解离能的可能性。

Benchmarking Theory with an Improved Measurement of the Ionization and Dissociation Energies of H₂

Nicolas Hölsch, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 103002 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103002

氢分子的解离能的非绝热QED校正

在不增加电子-质子质量比的情况下，本文对氢分子能量的量子电动力学校正进行了评估。所得到的结果显著提高了理论预测的准确性，解离能达到了1 MHz的精度，并且与其他并行测量非常一致。因此，氢分子已经成为超精确量子化学的基石，从而开辟了从其光谱中确定基本物理常数的前景。

Nonadiabatic QED Correction to the Dissociation Energy of the Hydrogen Molecule

Mariusz Puchalski, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 103003 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103003

里德堡三聚物Cs(6s)−Cs(nd)中的

有效三体间相互作用

Ultralong-range Rydberg trimer molecules are spectroscopically observed in an ultracold gas of Cs(nd_3/2) atoms. The anisotropy of the atomic Rydberg state allows for the formation of angulartrimers, whose energies may not be obtained from integer multiples of dimerenergies. These non-additive trimers coexist with Rydberg dimers. The existenceof such effective three-body interactions is confirmed with the observation of asymmetric line profiles and interpreted by a theoretical approach that includes relativistic spin interactions. Simulations of the observed spectra with and without angular trimer lines lend convincing support to the existence of effective three-body interactions.

Effective Three-Body Interactions in Cs(6s)−Cs(nd) Rydberg Trimers

Christian Fey, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 103001 (2019）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103001

利用扭曲光子的拉曼光学活性

拉曼光学活性利用振动光谱技术获得手性分子的详细结构信息的基础。这种效应集中在材料手的手性的圆偏振光的旋光性之间的相互作用。具有光学轨道角动量的扭曲光带有顺时针或逆时针旋转的螺旋相位波前，因此具有完全不同于极化性的手性。本文提出了一种全新的拉曼光学活性方法，它对自旋-轨道相互作用对入射扭曲光子的旋光性敏感，代表了一种新的手性光学光谱技术。

Raman Optical Activity Using Twisted Photons

Kayn A. Forbes

Phys. Rev. Lett. 122, 103201 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103201

通过腔输出光子计数快速生成

自旋-1原子中的多体纠缠

We propose a simple and efficient method for generating metrologically useful quantum entanglement in an ensemble of spin-1 atoms that interacts with a high-finesse optical cavity mode. It requires straight forward preparation of N atoms in the m_F=0 sublevel, tailoring of the atom-field interaction to give an effective Tavis-Cummings model for the collective spin-1 ensemble, and a photon counting measurement on the cavity output field. The photon number provides a projective measurement of the collective spin length S, which, for the chosen initial state, is heavily weighted around valuesS≃√N, for which the corresponding spin states are strongly entangled and exhibit Heisenberg scaling of the metrological sensitivity withN, as quantified by the quantum Fisher information.

Rapid Production of Many-Body Entanglement in Spin-1 Atoms via Cavity Output Photon Counting

Stuart J. Masson and Scott Parkins

Phys. Rev. Lett. 122, 103601 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103601

非线性动力学与流体力学

责编:兰岳恒

双光子-声子散射的直接三维测量折射率

Antonio等人开发了一种显微镜技术，可以测量局部折射率而无需对电磁辐射的光学相位延迟进行采样。为此，Antonio等人设计并实验证明了一种具有两个共定位布里渊散射相互作用的装置，它们耦合到一个共同的声学声子轴; 在这种情况下，布里渊频移的比率取决于折射率，而不取决于样品的任何其他机械和光学性质。将光谱测量结果集成在共聚焦显微镜中，折射率以微米级三维分辨率进行映射。由于在epi检测中需要探查折射率并且对样品的几何尺寸没有假设，该方法可用于表征生物细胞和组织。（王娟娟）

Direct Three-Dimensional Measurement of Refractive Index via Dual Photon-Phonon Scattering

Antonio Fiore, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 103901 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103901

多模光纤中的二维流体动力学

湍流和空间光束凝聚

We show that Kerr beamself-cleaning results from parametric mode mixing instabilities that generate anumber of nonlinearly interacting modes with randomized phases—optical wave turbulence, followed by a direct and inverse cascade towards high mode numbers and condensation into the fundamental mode, respectively. This opticalself-organization effect is an analogue to wave condensation that is well known in hydrodynamic 2D turbulence. （王娟娟）

Hydrodynamic 2D Turbulence and Spatial Beam Condensation in Multimode Optical Fibers

E. V. Podivilov, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 103902 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103902

光子学中沙漏节点线的观察

最近证实了三维动量空间中呈现线简并节点线半金属的存在。通常，节点线半金属的存在受到特殊对称性的保护，例如镜像对称。然而，这些对称性通常是必要但不是充分条件，因为即使没有破坏它们，节点线也可以被消灭。最近，具有沙漏形能带结构的节点线半金属成为更鲁棒的候选，其线简并不能被消灭而同时保留所有空间对称性。在这里，Lingbo等人第一次通过实验证明在微波频率下光子晶体中存在沙漏节点线（HNL）。Lingbo等人通过空间场的近场扫描，随后用傅立叶变换来观察HNL。观察到的光子HNL位于一个清晰且较大的频率间隔内，并且不受保对称扰动的影响，这为光子应用(例如反常量子振荡、自发辐射和共振散射)提供了理想的鲁棒平台。（王娟娟）

Observation of Hourglass Nodal Lines in Photonics

Lingbo Xia, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 103903 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.103903

超高速旋转点源产生尾流的时空折叠

Wave sources moving faster than the waves they emit create a wake whose topological features are directly related to the geometry of the source trajectory. These features can be understood by considering space-time surfaces representing past emitted wave fronts. Specifically, for a supervelocity source moving along a circular path the space-time envelope folds and a cusp appears on the inner part of the wake. As a result, the wake is ultimately contained within two parallel corotating spiraling branches. In this Letter we take advantage of the low phase speed of water waves to study experimentally supervelocity sources moving at velocities up to several time the wave speed. We image in real time their emission patterns and characterize the topological features of their wakes. （王娟娟）

Space-Time Folding of the Wake Produced by a Supervelocity Rotating Point Source

Guillaume d’Hardemare, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 104301 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.104301

声子晶体中II型Weyl点

和费米弧的实验实现

Weyl点( WPs )作为三维动量带结构中的双重简并点，携带量子化拓扑电荷，并产生各种特殊性质，如强表面波和手性异常。最近在凝聚态物质系统和光子学中提出了II型Weyl半金属，其在费米表面具有锥形色散，并且相对于I型具有强烈倾斜的色散。虽然理论上已经在声学中预测了II型WP，但到目前为止尚未报道声子晶体中的实验实现。在这里，Xie等人通过实验实现了II型Weyl声子晶体。Xie等人演示了在WP频率观察到的拓扑跃迁和Weyl频率之间的拓扑表面声波。实验结果与Xie等人的理论分析完全一致。由于违反了洛伦兹对称性，II型WP仅存在于低能系统中。作为经典波的模拟对应物，声子晶体为宏观系统中II型WP的研究提供了平台。（王娟娟）

Experimental Realization of Type-II Weyl Points and Fermi Arcs in Phononic Crystal

Boyang Xie, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 104302（2019）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.104302

相干记忆动力学中活性粒子的多稳自由态

Bacot等人研究了具有相干记忆的确定性自推进粒子的动力学。Bacot等人通过实验和数值证明它表现出几种稳定的自由态。该系统由一个自推进的液滴组成，液滴在振动的液体上弹跳，由每次弹跳时发出的波驱动。这个物体拥有一个推进记忆，由沿着它路径积累的波相干干涉产生。Bacot等人在这里研究了导致速度调制动力学建立的过渡区间。实验和数值模拟使人们能够探索相空间的未知区域并揭示自持振荡机制的存在。最后，Bacot等人展示了几个自由状态的共存。该特征既来自该路径记忆动力学的时空非局域性，也来自驱动机制的波动性质。（王娟娟）

Multistable Free States of an Active Particle from a Coherent Memory Dynamics

V. Bacot, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 104303（2019）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.104303

由热运动引发的液滴聚结

相同半径的两个液滴聚结的经典概念是表面张力驱动最初的奇异流动。Sreehari等人用分子动力学模拟水纳米液滴的聚结，表明在热毛细波形成单个或多个桥之后，桥在热学区间开始生长。在这里，由于桥前沿附近分子的集体跳跃，桥梁在时间上线性扩张得比粘性毛细管速度快得多。只有当桥半径超过热学长度尺寸l_T~√R时，才会发生向经典流体动力学区间的转变。（王娟娟）

Droplet Coalescence is Initiated by Thermal Motion

Sreehari Perumanath, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 104501（2019）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.104501

等离子体与束物理

责编：陈少永，牟茂淋

硅微结构中的激光驱动电子透镜效应

<编辑推荐语>一组硅柱阵列可以在未来的计算机芯片尺寸的电子加速器中聚焦和约束电子束，该技术能够提供更快的电子加速。

Black等人展示了一种由单片硅制造的激光驱动可调谐电子透镜。该透镜由一组硅柱组成，硅柱由两个300 fs脉宽，1.95μm波长的nJ级激光脉冲对称泵浦，激光脉冲由一个光学参量放大器产生。柱结构的光学近场能够将电子聚焦在垂直于柱轴的平面中。在100±10MV / m的入射激光场的作用下测量发现，透镜焦距为50±4μm，该聚焦效果相当于磁场梯度为1.4±0.1MT / m的四极透镜。通过改变入射激光场强度，透镜的焦距可以从21±2μm（B'> 3.3 MT / m）调整到厘米量级。（杨生鹏）

Laser-Driven Electron Lensing in Silicon Microstructures

Dylan S. Black et al

Phys. Rev. Lett. 122, 104801 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.104801

电子束驱动产生频率

可调孤立相对论子循环脉冲

Thiele等人提出了一种生成频率可调子循环电磁脉冲的新方案。为此，当电磁种子脉冲被镜面反射时，泵电子束被注入到电磁种子脉冲中。研究证实电子束能够放大种子脉冲场，同时提高其中心频率并减少其循环次数。作者们通过一维和二维particle-in-cell模拟证实了这种放大效应。为了解释和优化这一过程，他们提出了一种基于流体理论的模型。据Thiele等人估计，利用现有的电子束和太赫兹脉冲源，该方案可以产生毫焦强的中红外子循环脉冲。（王科力）

Electron Beam Driven Generation of Frequency-Tunable Isolated Relativistic Subcycle Pulses

I. Thiele, et al

Phys. Rev. Lett. 122, 104803 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.104803

环形等离子体中环向带状流的直接测量

环形磁约束等离子体中的带状流是湍流和输运过程的自调节相互作用的一部分。对于具有强环形磁场的环形等离子体，带状流主要是极向的。本文报告了Nishizawa等人首次观察到的环向带状流。相关测量在极向磁场占主导的反场箍缩等离子体的最外闭合磁面内进行。作者们观测到带状流强度与等离子体电位波动幅值之间的极限环振荡，该观测印证了漂移波等离子体湍流的自调节特性。这些测量有助于推进环形等离子体的物理理解和回旋动力学模拟。（秦晨）

Direct Measurement of a Toroidally Directed Zonal Flow in a Toroidal Plasma

T. Nishizawa, et al

Phys. Rev. Lett. 122, 095001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.105001

雷云电学特性的GRAPES-3介子成像观测

位于印度Ooty的GRAPES-3介子望远镜记录了大雷暴期间介子强度的快速(约10分钟)变化。在2011年4月至2014年12月期间记录的总共184次雷暴中，2014年12月1日的雷暴产生了1.3 GV的巨大电势。通过地面上四个相隔适当(最大6公里)的监测器测量的电场，可估算雷云的高度和面积等特性，计算结果发现雷云的高度在平均海平面以上11.4公里且面积大于等于380平方公里。雷云充电时间为6分钟，能量达到1.3 GV，移动速度为60 km/h，这意味着该雷云所提供的功率大于等于2GW。这项工作可能为雷云中千兆伏势的产生提供了首个直接证据，也可能解释了地面伽马射线闪光中最高能量(100兆伏)伽马射线的产生原因。（秦晨）

Measurement of the Electrical Properties of a Thundercloud Through Muon Imaging by the GRAPES-3 Experiment

B. Hariharan, et al

Phys. Rev. Lett. 122. 105101 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.105101

凝聚态物理：结构

责编：马天星

一维波色混合体的液态：

量子蒙特卡洛研究

使用精确的量子蒙特卡罗方法，Parisi等人计算了具有接触作用的一维玻色混合物中，液相的基态性质。作者发现，如果种间吸引相互作用和种内排斥相互作用之间的耦合强度比超过临界值，则可以形成液态。作为该比率的函数，作者确定了每个粒子能量具有最小值和压缩率发散时的密度，从而确定了均匀液体相图中的平衡密度和旋节点。此外，在稳定液态中，作者计算了化学势、声速以及结构和相干性质（如配对关联函数，静态结构因子和单体密度矩阵），从而对自约束液滴的体区域提供了详细的描述。（黄通昀）

Liquid State of One-Dimensional Bose Mixtures: A Quantum Monte Carlo Study

L. Parisi, et al

Phys. Rev. Lett. 122, 105302 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.105302

过冷液体在玻璃转化附近的

局部与全局拉伸机械响应

<编辑推荐语>：基于分子动力学模拟，作者得到了描述非晶体系宏观和局域弛豫行为的扩展指数方程的扩展系数不变性。

液体和玻璃的弛豫行为通常可以扩展指数方程来描述，但关于扩展系数的起源存在着非均匀性和均匀性两种存在争议的假说：非均匀性认为整体的扩展系数源于不同特征尺度空间对应的局域指数弛豫的叠加，而均匀性假设认为不同特征尺度空间的局域扩展系数不变。本文作者利用分子动力学模拟，研究了深过冷区液体在整体和不同特征尺度上的动态力学响应行为，发现无论是整体还是不同特征尺度上的局域粘弹性弛豫谱都可以用科尔-戴维森方程描述，且其扩展系数并不随特征尺度变化而变化，这为均匀性假说提供了直接证据；并发现局域势垒与局域高频剪切弹性模量的本征关联，给出了弹性排开模型成立的微观证据。（黄通昀）

Local versus Global Stretched Mechanical Response in a Supercooled Liquid near the Glass Transition

B. Shang, et al

Phys. Rev. Lett. 122, 105501 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.105501

r8显性硅材料的形成

菱形相硅（r8-Si）是一种有前景的半导体材料，它由体心立方相（bc8-Si）交错堆叠形成。作者使用一种新的制样方法，用X射线衍射确定了菱形相硅中体心立方相的相对体积，并沿压痕施加方向观察到了变形的晶胞。理论计算与观察结果表明，内部压力约为4 Gpa时得到了稳定的r8相。（马驰）

Formation of an r8-Dominant Si Material

S. Wong, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 105701 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.105701

非周期性超晶格中的

Anderson局域化淬火热传输

Juntunen等人的研究表明，非周期性超晶格展示出了在声子相干波干涉效应和非相干传输之间有趣的相互作用。特别是，宽带安德森局域化导致了室温下热导率急剧下降98％，低至超低值1.3Wm^-1K^-1，并且，在非周期性Si/Ge超晶格中进一步产生约为10²的反常大的热各向异性比率。热导率最大值的出现可以确定是在系统长度尺度上声子安德森局域化的结果，该系统长度尺度连接了扩展和局域的电子传输方式。频率分辨图和他们的安德森局域化晶格动态描述相结合，阐明了这些系统中丰富的电子传输特性，以及热电应用中热传输的‘亚-’至‘少-THz’声子工程学关联无序性的潜在可能性。（王婧瑶）

Anderson Localization Quenches Thermal Transport in Aperiodic Superlattices

Taneli Juntunen, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 105901 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.105901

通过复合强化的迁移实现

单层MoS₂中的直接阳离子交换

二维材料除了其独特的光学和电学特性，还给我们提供了直接观测原子尺度范围内缺陷动力学的机会。本工作中，Yang等人使用扫描透射电子显微镜，观测了单层MoS₂中的Re杂质与晶格中相邻的Mo原子发生直接交换形成置换位掺杂的过程。这种直接交换过程在体材料中仅仅被认为是一种扩散机制，密度泛函理论计算发现，直接交换过程的能量势垒对于热激发或者电子束中直接的能量传输来说都太大了。电子显微镜观察到，在交换的Re-Mo对附近存在多个硫空位，不能有效降低能量势垒，不足以用于解释观察到的原子交换。另一方面，计算发现，掺杂的Re和周围的硫空位，在能隙中引入了一组不断变化的深能级。于是作者提出，这些能级作为一个媒介，通过多个电子-空穴复合作用，导致了这种“爆炸式”的复合型强化的迁移现象。为进一步验证这一理论，Yang等人还证明了可以通过调控硫空位的形成来触发Re-Mo的直接交换。本工作中展示的实验和理论结果，为二维材料中实现操纵单个原子掺杂奠定了基础。（张陆峰）

Direct Cation Exchange in Monolayer MoS₂via Recombination-Enhanced Migration

Shi-Ze Yang, et al

Phys. Rev. Lett. 122, 106101 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106101

通过动量分辨的4D扫描透射电子显微镜

测量AlN / GaN纳米盘中的电极化

作者给出了在单位晶胞分辨率下，AlN/GaN纳米线异质结构中由偏振诱导的内部电场的图像，这是半导体光电子学中光学和结构现象相关性的关键所在。动量分辨像差校正扫描透射电子显微镜是他们所采用的新的成像模式，这种成像技术可以同时在实空间和倒空间中提供四维数据。作者阐释了如何在实验中分离内部中尺度电场和原子电场，并通过多电子散射的综合动力学模拟进行了验证。AlN和GaN中偏振感应电场的平均差为5.3±1.5MV/cm，这与先前论文报道的专用模拟结果和光致发光测量结果是一致的。（王婧瑶）

Electrical Polarization in AlN/GaN Nanodisks Measured by Momentum-Resolved 4D Scanning Transmission Electron Microscopy

Knut Müller-Caspary, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106102 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106102

凝聚态物理：电子性质

责编：袁喆，马锋杰，沈卡

直接探测Ba₅AlIr₂O₁₁中的二聚轨道

包含铱酸盐在内的许多莫特绝缘体的电子态经常被概念化为局域原子态，例如著名的“J_eff=1/2态”。尽管轨道杂化会强烈改变这类电子态并显著影响材料的电子性质，实验探测这一过程仍然存在极大的挑战。本文中，作者使用共振非弹性x射线散射直接探测并量化了铱酸盐材料Ba₅AlIr₂O₁₁中二聚轨道的形成。观测到了对应二聚轨道激发的尖峰，并结合密度泛函理论计算和基于铱-铱团簇模型的理论模拟进行理论分析分析。结果发现部分退局域化的二聚体态可导致了电子角动量的重新定义以及材料磁性和电子行为的改变。作者表示，可以用这个来解释观测到的磁矩相对于基于原子状态的预测的减少。该研究为研究包括固体、异质结构，分子和瞬态在内的大量材料中的二聚化开辟了新的方向。（刘钱）

Direct Detection of Dimer Orbitals in Ba₅AlIr₂O₁₁

Y. Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106401 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106401

极性分子各向异性t - J模型中

相互作用诱导的分数化和拓扑超导性

本文中，作者展示了反铁磁相互作用与空穴运动的相互影响从而产生了拓扑超导相。这可以使用一维各向异性的t-J模型来描述，并且实验上可以通过将超冷极化分子囚禁在光学晶格来实现。结果显示，在不同的各向异性强度下，体系会出现不同量子相，范围从无带隙的Luttinger液体到自旋带隙的导体和超导体。特别地，作者发现在适当的z各向异性情况下，该类体系中有非平凡拓扑序的相的存在。这个非平凡的拓扑相可以由有一个有限的非局域弦参数唯一地描述，同时，该相展示出稳定的边缘自旋分数化。这些结果使我们能够探索相互作用诱导的拓扑超导物质中的量子相。（刘钱）

Interaction-Induced Fractionalization and Topological Superconductivity in the Polar Molecules Anisotropic t − J Model

Serena Fazziniet al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106402 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106402

具有俘获载流子能带的

绝缘体和半导体中的反掺杂效应

电子（空穴）的普通掺杂通常意味着费米能级向导带（价带）移动并且自由载流子的电导率增加。然而最近在不同材料中都发现一中特殊的掺杂特性：电子掺杂导致最低未占据带的一部分合并到价带中，导致电导率显著降低。刘奇航等人称这种特殊的掺杂为“反掺杂”，存在的体系包括稀土镍氧化物SmNiO₃，钴氧化物SrCoO_2.5，锂离子电池材料等。他们揭示了这类反掺杂效应的物理起源及其逆问题，即如何合理搜索这类材料。他们发现电子反掺杂在导带中含有俘获空穴的半导体材料中可以实现，机理是通过电子掺杂湮灭这种“空穴极化子”引起的带隙增加。反掺杂效应可以提供一种新奇的控制电导率的方式。（方子明）

Antidopingin Insulators and Semiconductors Having Intermediate Bands with Trapped Carriers

Qihang Liu et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106403 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106403

1T-TaS₂中绝缘相

和一阶金属绝缘体转变的起源

Lee等人利用密度泛函理论计算，研究了八面体钽二硫化物（1T-TaS₂）中的绝缘相和金属– 绝缘体转变（MIT）的起源，这是一种具有显著二维（2D）电荷密度波（CDW）序的层状范德华材料。他们表明MIT不是由2D序本身，而是由2D-CDW的垂直排序或3D-CDW序导致的。他们确定了两种非常稳定的3D-CDW构型;一个是绝缘的，另一个是金属的。两种CDW构型的竞争和混合解释了1T-TaS₂中MIT的许多神秘特征，包括压力和掺杂引起的转变和滞后行为。这些结果强调了层间电子序可以在层状材料的电子相变中起重要作用。（方子明）

Originof the Insulating Phase and First-Order Metal-Insulator Transition in 1T−TaS₂

Sung-Hoon Lee et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106404 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106404

转角双层石墨烯中魔角的起源

<编辑推荐语>：研究表明转角双层石墨烯中产生平带从而引起超导性的转角与量子霍尔波函数有关。

近期的研究发现，将转角双层石墨烯中两层石墨烯之间的相对角度调节到一个特殊“魔角”时，会出现一条孤立的平带，此时双层石墨烯中会出现超导性。然而，到目前为止，魔角的起源和非常规图案仍是未解之谜。本文中，Tarnopolsky等人报道了一个转角双层石墨烯连续模型，能够给出费米速度消失以及整个最低能带完美扁平化特征。作者用α（约为转角的倒数）进行参数化，发现魔角会以 Δα≃3/2 的周期循环出现。作者通过解析方法展示，精确的平带波函数可以由θ函数的比值组成的双周期函数构建，就如同环面上的量子霍尔波函数。作者进一步分析了与实验相关的第一魔角的稳定性，解析地给出了它的性质，并讨论了如何从晶格弛豫效应验证本文的模型参数。（李松）

Origin of Magic Angles in Twisted Bilayer Graphene

Grigory Tarnopolsky et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106405 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106405

无序金属中边界几何张量的普适标度理论

Fubini-Study度规张量和Berry相是量子理论中的两个基本概念，广泛应用于各种有趣的物理现象中，且这两个概念可以通过量子几何张量(QGT) 统一起来。本文中，作者使用数值方法研究了在外加小磁场下，接近Anderson局域化转变时的边界量子几何张量的有限尺寸标度与Anderson无序驱动的金属-绝缘体相变之间的关系。结果显示，QGT显示出普适标度性，并揭示了在弱随机磁场中正交临界态和幺正临界态会发生交叉。在临界点附近的QGT的流决定了临界指数。同时，作者也发现QGT的临界分布也是普适的，即使在均匀磁场中也表现出明显的各向同性。作者预言了外磁场中金属绝缘体转变处的普适和各向同性霍尔电导涨落。（刘钱）

Universal Scaling Theory of the Boundary Geometric Tensor in Disordered Metals

M. Werner et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106601 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106601

反铁磁MnTe薄膜中的平面霍尔效应

Yin等人报导了α-MnTe中自旋- 轨道耦合（SOC）通过产生各向异性的价带劈裂影响输运行为，导致Γ附近有四个自旋极化口袋。他们通过群论分析，紧束缚模型和从头计算构建了最小k⋅p模型来重建这种劈裂。该模型被用于描述零场平面霍尔效应（PHE）的旋转对称性。PHE源自SOC导致的能带各向异性，并且对于具有单个反铁磁畴的理想薄膜PHE定量估计为25％-31％。（方子明）

Planar Hall Effect in Antiferromagnetic MnTe Thin Films

Gen Yin et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106602 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106602

遍布玻色子超流和莫特绝缘体相的

多体多重分形

We demonstrate many-body multifractality of the Bose-Hubbard Hamiltonian’s ground state in Fock space, for arbitrary values of the interparticle interaction. Generalized fractal dimensions unambiguously signal, even for small system sizes, the emergence of a Mott insulator that cannot, however, be naively identified with a localized phase in Fock space. We show that the scaling of the derivative of any generalized fractal dimension with respect to the interaction strength encodes the critical point of the superfluid to the Mott insulator transition, and provides an efficient way to accurately estimate its position. We further establish that the transition can be quantitatively characterized by one single wave function amplitude from the exponentially large Fock space.

Many-Body Multifractality throughout Bosonic Superfluid and Mott Insulator Phases

Jakob Lindingeret al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106603 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106603

金属表面单分子

非谐泛音振动的检测与表征

使用扫描隧道显微镜（STM）的非弹性电子隧道谱仪（IETS）是用于表征单分子水平的振动和自旋态的强有力技术。虽然IETS缺乏严格的选择规则，历史上人们一直认为振动泛音很少见到甚至不存在。在这里，Czap等人提供确凿的实验证据，表明可以通过同位素取代利用STM-IETS检测到吸附在Ag（110）上一氧化碳分子的受阻旋转泛音激发。他们还表明泛音激发的非谐性可以在吸附位点间进行表征和比较，并且找到了吸附在<1-10>阶梯边缘的CO的振动非谐性的各向异性证据。（方子明）

Detection and Characterization of Anharmonic Overtone Vibrations of Single Molecules on a Metal Surface

Gregory Czap et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106801 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106801

纳米磁体阵列的加工：

在Ir（111）上外延生长的石墨烯上沉积的

质量选择的FePt纳米颗粒的组装与磁性质

The moiré pattern created by the epitaxy of a graphene sheet on an iridium substrate can be used as a template for the growth of 2D atomic or cluster arrays. We observed for the first time a coherent organization of hard magnetic preformed FePt nanoparticles on the 2D lattice of graphene on Ir(111). Nanoparticles of 2 nm diameter have been mass selected in a gas phase and deposited with low energy on the hexagonal moiré pattern. Their morphology and organization have been investigated using grazing incidence small angle x-ray scattering, while their magnetic properties have been studied by x-ray magnetic circular dichroism, both pointing to a FePt cluster-graphene surface specific interaction. The spatial coherence of the nanoparticles is preserved upon annealing up to 700 °C where the hard magnetic phase of FePt is obtained.

Elaboration of Nanomagnet Arrays: Organization and Magnetic Properties of Mass-Selected FePt Nanoparticles Deposited on Epitaxially Grown Graphene on Ir(111)

Pierre Capiod et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 106802 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.106802

铁掺杂InAs半导体中由近邻效应诱导的

超导态的电子自旋三重态配对证据

Nakamura等人给出了铁磁半导体(In,Fe)As中由近邻效应诱导的超导性具有电子自旋三重态配对形式的证据。正如在半金属材料中所发现的，作者在该体系中发现了特别长的近邻范围。作者从临界电流随磁场变化出现的持久振荡推断出，超导区域边缘具有很强的超流浓度。临界电流的最大值并不出现在零磁通时，而是出现在最大磁无序附近，这反映了自旋三态和自旋单态配对的联系。近邻超导性中的这些自旋三态配对本质也表明了(In,Fe)As的铁磁特性。（李松）

Evidence for Spin-Triplet Electron Pairing in the Proximity-Induced Superconducting State of an Fe-Doped InAs Semiconductor

Taketomo Nakamura et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 107001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.107001

拓扑磁振子诱导的手性声子输运

The plethora of recent discoveries in the field of topological electronic insulators has inspired a search for boson systems with similar properties. There are predictions that ferromagnets on a two-dimensional honeycomb lattice may host chiral edge magnons. In such systems, we theoretically study how magnons and phonons couple. We find topological magnon polarons around the avoided crossings between phonons and topological magnons. Exploiting this feature along with our finding of Rayleigh-like edge phonons in armchair ribbons, we demonstrate the existence of chiral edge modes with a phononic character. We predict that these modes mediate a chirality in the coherent phonon response and suggest measuring this effect via elastic transducers. These findings reveal a possible approach towards heat management in future devices.

Chiral Phonon Transport Induced by Topological Magnons

Even Thingstad et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 107201 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.107201

范德瓦尔斯层间反铁磁

MnBi₂Te₄薄膜的独特厚度依赖性

Otrokov等人使用密度泛函理论和蒙特卡罗计算，研究了范德瓦尔斯层间反铁磁体在二维极限下磁性和电子性质的厚度依赖性。以MnBi₂Te₄作为模型材料，他们发现它表现出一类显著的具有厚度依赖的磁性和拓扑相变。虽然MnBi₂Te₄的单个七层层块是拓扑平庸的铁磁体，但由奇数（偶数）块构成的厚膜则是未补偿的（补偿的）层间反铁磁体，显示出宽带隙量子反常霍尔（零平台量子反常霍尔）态。因此，MnBi₂Te₄是第一个被预测可以本征实现零平台量子反常霍尔态的化学计量材料。这种态理论上已经被表明可以承载奇异的轴子绝缘体相。（方子明）

Unique Thickness-Dependent Properties of the van der Waals Interlayer Antiferromagnet MnBi₂Te₄Films

M. M. Otrokov et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 107202 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.107202

奈尔型斯格明子主体材料GaV4S8中

光学驱动的集体自旋激发和磁矩动力学

GaV4S8 is a multiferroic semiconductor hosting magnetic cycloid (Cyc) and Néel-type skyrmion lattice (SkL) phases with a broad region of thermal and magnetic stability. Here, we use time-resolved magneto-optical Kerr spectroscopy to show the coherent generation of collective spin excitations in the Cyc and SkL phases. Our micromagnetic simulation sreveal that these are driven by an optically induced modulation of uniaxial anisotropy. Our results shed light on spin dynamics in anisotropic material shosting skyrmions and pave a new pathway for the optical manipulation of their magnetic order.

Optically Driven Collective Spin Excitations and Magnetization Dynamics in the Néel-type Skyrmion Host GaV₄S₈

P. Padmanabhan et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 107203 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.107203

单量子点诱导的Wigner时间延迟

Resonant scattering of weak coherent laser pulseson a single two-level system realized in a semiconductor quantum dot is investigated with respect to a time delay between incoming and scattered light. This type of time delay was predicted by Wigner in 1955 for purely coherent scattering and was confirmed for an atomic system in 2013 . In the presence of electron-phonon interaction, we observe deviations from Wigner’s theory related to incoherent and strongly non-Markovian scattering processes which are hard to quantify via adetuning-independent pure dephasing time. We observe detuning-dependent Wignerdelays of up to 530 ps in our experiments which are supported quantitatively by microscopic theory allowing for pure dephasing times of up to 950 ps.

Wigner Time Delay Induced by a Single Quantum Dot

Max Strauβ et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 107401 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.107401

与超表面耦合的GaAs中

由太赫兹驱动的相干光学声子放大

Woerner等人使用双色二维光谱证明了与金属超表面耦合的GaAs结构中的纵向光学声子可以通过其与电子等离子体的极化光学相互作用进行放大。超材料共振器增强了宽带太赫兹场，从而产生相干的纵向光学声子并驱动GaAs导带中的自由电子。纵向光学声子幅度的时间演化可以通过中红外脉冲测量其诱导出的Kerr非线性来获得。测量结果表明纵向光学声子最多可被放大10倍，与理论估计值相符。（李松）

Terahertz Driven Amplification of Coherent Optical Phonons in GaAs Coupled to a Metasurface

Michael Woerner et al

Phys. Rev. Lett. 122, 107402 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.107402

平面超导-半导体异质结构中的分数

约瑟夫森涡旋及马约拉纳零能模式编织

当超导体-金属-超导体构成的平面约瑟夫森结中的金属存在自旋轨道耦合且处于一个面内磁场中时，就有可能会形成一维拓扑超导体。这种一维拓扑超导体已经引起了理论和实验上关注。本文作者考察了垂直磁场和跨越约瑟夫森结的超流对马约拉纳零能模式的位置和结构的影响。作者发现在特定的条件下，约瑟夫森涡旋分解成了两个半涡旋，每一个半涡旋携带半个超导通量和一个马约拉纳零能模式。作者还发现在这个系统中可以通过电流对马约拉纳零能模式编织进行操控。（李松）

Fractional Josephson Vortices and Braiding of Majorana Zero Modes in Planar Superconductor-Semiconductor Heterostructures

Ady Stern and Erez Berg

Phys. Rev. Lett. 122, 107701 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.107701

软物质与交叉科学

导读：张鑫洁；责编：严钢

金纳米颗粒

在聚合物熔体中的一维反常扩散

本文利用X射线光子相关光谱法研究了聚合物接枝的金纳米颗粒在聚合物熔体中的动力学行为。对于低分子量的基质聚合物链，金纳米颗粒表现出正常的各向同性扩散；对于较高的分子量，颗粒呈现反常扩散，其行为可用弹道运动和广义的Levy行走来描述。在一定的退火条件下，扩散是一维的，与退火过程中热流的方向以及主聚合物链的动态排列都有关。对非完全排列的聚合物网络中单个金纳米颗粒的扩散行为进行分子动力学模拟，能够半定量地再现实验结果。这些结果有助于展示纳米颗粒如何在特定条件下在聚合物网络中快速移动。

One-Dimensional Anomalous Diffusion of Gold Nanoparticles in a Polymer Melt

Jing-Jin Song et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 107802 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.107802

改变纳米尺度势能

可调整致密膜的渗透性

渗透性是软物质、材料工程和纳米流体力学中最基本的输运性质之一。然而，渗透性的优化，特别是不同渗透剂之间的高度选择性，在过去几十年中一直是材料设计的一大挑战。Kim等人使用朗之万动力学模拟了致密晶格膜中理想渗透剂的简约模型系统，研究了如何通过系统地改变膜的吸引力、体积分数和拓扑结构来大规模地调整，甚至最大化或最小化渗透性。作者利用极限标度理论展示了所观察到的非单调行为和渗透性极值的出现远非平凡的，而是由渗透分配和扩散性之间的强反关联和实质抵消所致，尤其是在致密且高度吸引的膜内。

Tuning the Permeability of Dense Membranes by Shaping Nanoscale Potentials

WonKyu Kim et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 108001 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.108001

胶体玻璃的脱钉相变中

存在强异质动力学

以前的研究探索了胶体模型系统中的线性和非线性区域，但仍然缺乏对预测的、高度反常的探针位移时空分布的实验研究。Şenbil等人的实验和理论结果显示，当粒子受外力驱动时，玻璃化转变附近的结构均匀的胶体悬浮液表现出异质的间歇的动力学行为。当外力超过阈值时，作者观察到强间歇动力学和双模范霍夫分布函数；当外力较小时，粒子平均位移和静态均方位移服从线性响应关系。模耦合理论的计算结果与实验观测结果吻合。

Observation of Strongly Heterogeneous Dynamics at the Depinning Transition in a Colloidal Glass

Nesrin Şenbil et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 108002 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.108002

剪切驱动阻塞的维数和粘度指数

以往的数值模拟结果显示，各向同性阻塞的临界指数与系统的维数无关。主流观点认为剪切驱动阻塞也应如此，并且通过建立理论模型，将剪切驱动干扰的临界指数与适合各向同性阻塞的平均场值联系起来。然而，Olsson等人并不赞同此观点，并得到了与此相反的结论。作者采用了剪切驱动动力学模拟三维零温下双分散无摩擦颗粒的集合，旨在与二维行为进行比较。结果表明，与压缩或淬火各向同性阻塞的结果相比，三维中的临界指数不同于二维，并且得出了二维和三维的剪切驱动阻塞属于不同的普适类的结论。

Dimensionality and Viscosity Exponent in Shear-driven Jamming

Peter Olsson

Phys. Rev. Lett. 122, 108003 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.108003

人体植入胶囊的最优辐射

自主植入式生物电子系统需要高效的辐射结构来进行数据传输和无线供电。Nikolayev等人对人体植入胶囊的辐射进行研究，通过量化电耦合和磁耦合源的参数与它们可实现的效率之间的权衡，以达到最佳辐射。并将物理边界辐射效率作为设计质量度量，证明了基本边界远远超过传统设计所获得的效率。作者还提出了一种基于介质加载的圆柱形贴片结构的最佳源的实现方法，该结构的辐射效率接近理论极限，并且比现有系统提高了五倍。

Optimal Radiation of Body-Implanted Capsules

Denys Nikolayev et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 108101 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.108101

有界随机性下Logistic系统的相图

灭绝是任何随机生灭过程的最终吸收态，因此，灭绝时间是自然种群的一个重要特征。Yahalom等人研究了人口统计学与有界环境随机性共同作用下的Logistic和类Logistic系统，确定出了三个相：非活跃相，其中平均灭绝时间T随初始种群大小呈对数增加；活跃相，其中T随承载力N呈指数增加；时间Griffiths相，其中T与N呈现幂律关系。只有当噪声有界时，系统才支持指数相，在这种情况下，连续（扩散）近似在Griffiths相内被打破。为了研究幂律相，作者提出了一种适用于扩散和非扩散两种机制的WKB方案。

Phase Diagram for Logistic Systems under Bounded Stochasticity

Yitzhak Yahalom et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 108102 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.108102

物理维度上自举渗流混合相变的存在性

自举或k-core渗流（BP）在Bethe晶格上表现出一阶与二阶的混合相变，具有不连续的序参量和发散的临界涨落。Rizzo将最近提出的M-层技术用于研究平均场理论的修正。结果表明，BP在所有阶上的环展开，问题都等价于具有淬火无序的旋节，意味着平均场混合相变在物理维度上并不存在。然而，它作为回避转变的关键性质，成为超冷液体回避模耦合理论临界点的一种途径。

Fate of the Hybrid Transition of Bootstrap Percolation in Physical Dimension

Tommaso Rizzo

Phys. Rev. Lett. 122, 108301 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.108301

从线性到平方根市场影响的过渡

资本市场上大量的交易数据可以用于金融物理领域的实证研究。近二十年最重要的实证成果之一是发现了市场影响的平方根律，即大额的买单或卖单对价格的影响正比于该买/卖单规模的平方根。然而，在交易规模较小时，仍然存在线性市场影响。Bucci等人利用一个包含美国股权市场上800万笔机构交易的大型数据集，首次细致地研究了随着交易规模的变化市场影响从线性区域到平方根区域的过渡，发现新近提出的流动性动力学理论可以很好地解释关于这种过渡的实证结果。作者认为，两种市场影响过渡的产生主要因为市场流动性中存在至少“快”和“慢”两个特征时间尺度，高频交易决定市场的总体活动，低频交易则使得影响函数具有凹性。

Crossover from Linear to Square-Root Market Impact

Frédéric Bucci et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 108302 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.108302

非手性弯核介晶的手性不对称螺旋相

An achiral, bent-core mesogen forms several tilted smectic liquid crystal phases, including a nonpolar, achiral de Vries smectic A which transitions to a chiral, ferroelectric state in applied electric fields above athreshold. At lower temperature, a chiral, ferrielectric phase with a periodic, supermolecular modulation of the tilt azimuth, indicated by a Bragg peak incarbon-edge resonant soft x-ray scattering, is observed. The absence of a corresponding resonant umklapp peak identifies the superlayer structure as a twist-bend-like helix that is only weakly modulated by the smectic layering.

Chiral Incommensurate Helical Phase in a Smectic of Achiral Bent-Core Mesogens

Adam A. S. Green et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 107801 (2019)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.107801

<文字编辑：谢晓芝>

来源：京师物理

编辑：Shiny

近期热门文章Top10

↓ 点击标题即可查看 ↓

1. 物理定律告诉你，爱情的真相有多么残酷！

2. 玉皇大帝到底住在平流层还是对流层？

3. 玻璃球里的花纹是怎么弄进去的？看完童年之谜终于解开了

4. 不要模仿！把两颗葡萄一起放进微波炉 ，能烧得你家都没了

5. 仰望星空100年

6. 不知道这些，别说你看懂了《流浪地球》

7. 如何批量制造钻石

8. 杨-米尔斯理论说了啥？为什么说这是杨振宁超越他诺奖的贡献？

9. 怎么避免上厕所没有纸？看完这篇文章你就懂了

10. 牛顿棺材板压不住时，请祭出此物防身！