PRL导读2018年121卷07期

作者:中科院物理所 / 公众号:cas-iop 发布时间:2018-08-28




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普通物理:统计与量子物理
责编:郭文安
复合系统浴相互作用的稳态相干
Guarnieri等人给出了二能级量子系统与热浴间的相互作用哈密顿量的结构,在没有任何外界驱动或相干测量的情况下,保证稳态相干(SSC)产生的充分条件。显著地,以这种方式获得SSC与系统的初态是无关的,因此可以被看成是初始非相干。他们详细的描述了这个现象,首先在弱耦合区域解析地分析了两个典型模型,然后在更复杂的系统中进行数值计算,且不对耦合强度设定任何假设。在所有这些情况下,发现当热浴被冷却时SSC变得越来越显著。这些结果可以直接在许多实验平台上进行验证。(刘玉海)
Steady-State Coherences by Composite System-Bath Interactions
Giacomo Guarnieri el al.
Phys. Rev. Lett. 121, 070401 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.070401
玻色-爱因斯坦凝聚体
动量空间中的量子行走
[编辑通乐娱乐网址语]通过控制超冷原子的动量,研究人员证明量子行走是量子搜索算法的一个潜在组成部分。
Siamak Dadras等人提出了一种基于超冷铷原子动量(行走空间)和两个内部原子态(“硬币”自由度)之间纠缠的一维具有离散时间的量子行走。他们的方案具有很高灵活性,可以为广泛的应用提供平台,例如量子搜索算法,拓扑相的观测,以及实现更高维度的行走。连同量子到经典转变的研究,他们还展示了量子行走的显著特征,并将量子行走与它的经典对应作比较。此外,通过控制行走或“硬币运算符”,他们展示了行走动力学如何被控制和反转。(崔石峰)
Quantum Walk in Momentum Space with a Bose-Einstein Condensate
Siamak Dadras, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 070402 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.070402
通过光学时钟跃迁中光子介导相互作用
产生鲁棒的自旋压缩
腔QED是量子计量中确定性生成纠缠和自旋压缩态的一条有前景的途径。一种原型方案通过集体单轴扭转相互作用产生挤压。然而,作者表明,在长寿命原子中使用光学跃迁的实施方式中,可实现的压缩基本上受到腔模的共同增强发射的限制,该腔模与腔介导的自旋-自旋相互作用同时产生。作者提出了一种替代方案,该方案产生一种受到集体发射保护的压缩状态,并研究其对实验噪声源和缺陷源的敏感性。(朱文静)
Robust Spin Squeezing via Photon-Mediated Interactions on an Optical Clock Transition
Robert J. Lewis-Swan, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 070403 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.070403
量子相干性的概率提纯
提纯量子相干性的能力是优化量子技术性能的关键;然而这一目标并非总能实现。Kun Fang等人开发了量子相干的一次性概率提纯的总体框架,确定了不同种类自由操作的根本局限性。作者首先给出最大成功概率的几何表述,阐明通过最大非相干性操作(MIO)和移相协变非相干操作(DIO),能够将问题简化成可高效计算的半定程序。通过探索这些结果,作者发现DIO和其子操作-严格非相干操作在从纯的输入态中进行相干性概率提纯方面具有相同效果,但是MIO则更加强大。作者接着证明了一个根本性的不可行结果:从任何满秩态中进行相干性提纯都是不可能实现的,即使是概率提纯。作者进一步发现,在某些情况下,最大成功概率会在超出提纯保真度阈值时突然消失。最后,作者考虑催化剂辅助下的概率相干性提纯,阐明在一些特定的例子中,其相较于无辅助和确定性情况的优势。(邵慧)
Probabilistic Distillation of Quantum Coherence
Kun Fang, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 070404 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.070404
经典随机过程的速度极限
本文讨论了经典随机马尔可夫过程在有无局域细致平衡条件下的速度极限。作者发现,对于这两种情况,在状态转换速度和熵产生之间存在一个折衷不等式。动力学行为与时间尺度相关,在该不等式中起着至关重要的作用。对于没有局域细致平衡条件的动力学,作者采用Hatano Sasa熵产生代替标准熵产生。他们的不等式由随机热力学中常用的量组成,并明确地揭示了潜在的物理机制。(刘玉海)
Speed Limit for Classical Stochastic Processes
Naoto Shiraishi, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 070601 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.070601
引力与天体物理
导读:郭敏勇;责编:高思杰
亚GeV暗物质可以在未来MeV
伽马射线望远镜中被探测
本文作者提出了一种新的框架,其中使用未来的MeV伽马射线射线望远镜可以观测到到轻(亚GeV)暗物质粒子(DM),而且不会与宇宙微波背景(CMB)数据发生冲突。稳定的DM粒子χ由于湮灭横截面大而具有非常低的热遗留丰度。DM数密度存储在稍重的亚稳态波函数ψ中,具有抑制的对湮灭率,不会对CMB产生干扰,并且其晚期衰变ψ→χ使得宇宙被χDM粒子填充。他们为这个框架提供了详细的、模型不依赖的实现方法,并讨论了对晚期衰减的限制,进而对CMB、大爆炸核合成及大尺度结构的参数给出了限制。
Sub-GeV Dark Matter Shining at Future MeV γ-Ray Telescopes
F. D’Eramo and S. Profumo
Phys. Rev. Lett. 120, 071101 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.071101
紧致双系统合并测试引力波记忆效应
引力记忆是广义相对论的重要预测,它与类光无穷远的渐近对称性和所谓的软引力定理密切相关。对于给定的瞬态天文事件,能量和角动量通量的角分布唯一地决定了空中的位移和自旋记忆效应。文章中,作者研究了使用先进的LIGO / Virgo检测到的双黑洞合并事件来测试源能量发射与地球上测量的引力记忆之间的关系的可能性,正如广义相对论所预测的那样。他们发现虽然高级LIGO / Virgo很难在一年检测到第三代探测器网络,但很容易排除假设各向同性记忆分布的假设。此外,他们构造了双中子星合并记忆波形的唯象模型,并用它来解决在第三代探测器时代这些事件对记忆的可检测性。他们还发现从中子星合并中测量引力记忆是区分不同中子星态方程的一种可能方法。
Testing Gravitational Memory Generation with Compact Binary Mergers
Huan Yang and Denis Martynov
Phys. Rev. Lett. 121, 071102 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.071102
用匀加速的镜面通过虚跃迁激发原子
本文作者发现镜面的匀加速运动会导致静态二能级原子的激发,并发射出真实的光子。这是因为虚跃迁的概率由包含光子频率ν和安鲁温度的普朗克因子决定。结果不同于加速原子的安鲁辐射,它是受原子频率ω的控制,而不是由发射光子的频率决定。他们还发现,因为入射波和镜面反射波会发生干涉,激发概率是原子位置的函数,会发生振荡。
Excitation of an Atom by a Uniformly Accelerated Mirror through Virtual Transitions
Anatoly A. Svidzinsky, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 071301 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.071301
基本粒子与场论
责编:晁 伟、刘晓辉
量子淬火无序场论中的重整化群
[编辑通乐娱乐网址语]重整化群分析被用于揭示无序量子场论中包括存在一种新的临界指数的若干一般性质。
本文作者研究了带有淬火无序的一般量子场论中的重整化群流,侧重于随机量子临界点。作者发现在无序平均的关联函数中,重整化群流会将局部算符和非局部算符混合起来。这个现象导致了一种新的与无序相关的临界指数。作者证明了在重整化群的每一步,时间坐标都会被重新调整,导致在临界点的各向异性的时空标度。作者对弱无序的动力学标度指数z写下了一个普世的公式。
Renormalization Group in Field Theories with Quantum Quenched Disorder
V. Narovlansky and O. Aharony
Phys. Rev. Lett. 121, 071601 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.071601
从算符乘积展开的逆公式
得到有限温度共形场论的动力学
作者将算符乘积展开的逆公式用于一般奇数维的波色以及费米共形场论热两点函数。这样的操作允许作者来分析这些理论中的算符谱。作者发现当热质量满足保证谱中不会出现无穷多算符集的代数超越等式时候,他们会得到非平凡的热共形场论。这些对于奇数维的质量间隙方程的解通常来说是复数并且有着一些特殊的模式。作者论证这些模式能够用来揭示相关理论零温时候大N真空的结构。
Dynamics of Finite-Temperature Conformal Field Theories from Operator Product Expansion Inversion Formulas
A. Petkou and A. Stergiou
Phys. Rev. Lett. 121, 071602 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.071602
穿过卡拉比-丘流形的火车轨道:
超越椭圆多重对数函数的散射振幅
作者描述了一族有限的四维的L圈费曼积分。这些积分涉及L+1权重的超对数函数在L-1维椭圆纤维簇的积分。作者猜测这些椭圆纤维簇为卡拉比-丘流形。在三圈的时候,作者显式地确认了相关的K3并且提供了强有力的证据表明4圈积分涉及到一个卡拉比-丘的3流形。作者证明了这些积分对表示许多理论中的振幅是必须的-从无质量φ4理论到包括平面图极限下的最大超对称杨-米尔斯理论在内的可积理论。
Traintracks through Calabi-Yau Manifolds: Scattering Amplitudes beyond Elliptic Polylogarithms
Jacob L. Bourjaily et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 071603 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.071603
SNOLAB用氩
从DEAP-3600暗物质搜索的首个结果
本文报道了用DEAP-3600单相液氩探测器暗物质直接搜索的首个结果。该实验是在地底2公里的SNOLAB,利用大质量固定靶,将液氩靶放在球对称的3600kg丙烯酸树脂容器里。实验使用光电倍增管阵来观测液氩并记录暗物质与核碰撞反冲产生的闪烁光。实验没有观测到暗物质的候选信号事例,由此实验对WIMP-核自旋相关的截面做出了限制,对质量为100GeV的WIMP,其散射截面小于1.2×10−44 cm2。(90%置信度)
First Results from the DEAP-3600 Dark Matter Search with Argon at SNOLAB
P. Amaudruz et al. (DEAP-3600 Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 121, 071801 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.071801
磁化π介子的弱衰变
作者研究了磁场背景中带电π介子的轻子衰变。在这种情况下,洛伦兹对称被破坏,因而需要引入与电弱流的矢量部分相关的新的基本衰变常数。作者非微扰地在格点上计算了通常意义下以及新引入的衰变常数对磁场的依赖性质。作者用了Wilson和交错夸克并将结果外插到了连续极限。有了这个非微扰输入,作者计算了在强磁场中衰变率的树图电弱振幅。作者发现带电π介子的缪子衰变被磁场极大地增强了。作者对此的天文物理的后果进行了评论。
Weak Decay of Magnetized Pions
G. S. Bali, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 072001 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.072001
观测到新的Ξ−b共振态
从由LHCb实验收集的质心能为7,8以及13TeV,积分亮度为1,2,1.5fb-1的 pp对撞数据样本中,同时在Λ0b K− and Ξ0b π–的不便质量谱中观测到了峰。在夸克模型中,人们期待发现夸克成分为bds的径向和轨道激发态Ξ−b。这个峰对应于Ξ−b(6227),测得的质量以及自然宽度为6226.9±2.0±0.3± 0.2MeV以及18.1±5.4±1.8MeV。这里第一个不确定来自于统计,第二个是系统误差,在质量中第三项是由于Λ0b重子质量带来的误差。本文还报道了Ξb( 6227 )− → Λ0 b K–和Ξb( 6227 )− → Ξ0b π−衰变的相对产生率。
Observation of a New Ξ−b Resonance
R. Aaij et al. (LHCb Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 121, 072002 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.072002
三圈夸克喷注函数
作者计算了三圈无质量夸克喷注函数。对于许多碰撞以及衰变过程,夸克喷注函数在软共线有效场论的因子化定理中,是一个普适的成分。作者计算的三圈结果对于探测末态夸克喷注的不变质量的观测量的超越次次次领头对数精度的重求和有贡献。它代表着第一个描述共线辐射的因子化成分的完整三圈结果。另外它构成了次次次领头阶的Njettiness减除的重要成分,以此能实现次次次领头阶带色末态的全微分散射截面的计算。
Three-Loop Quark Jet Function
Robin Brüser et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 072003 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.072003
原子核物理
责编:耿立升
少核子体系、核物质以及中子星之间
幺正极限导致的关联
大的单态和三重态两核子散射长度值意味着原子核系统接近幺正极限。由于这个特殊的位置依赖于一个参数,即氚核的结合能,因此,它强烈地约束三核子系统中的低能可观测量,并且在轻核的低能区引入关联。该文中,Kievsky等人分析了少核子体系、核物质以及中子星中可观测量之间的关联,表明无限大核物质的饱和性质、β稳定核物质的状态方程以及中子星的一些性质,如它们的最大质量,可以通过两核子和三核子系统的少数几个低能物理量唯一地确定。这样,他们在少核子系统低能区的普遍行为与核物质以及中子星的基本性质间建立起了直接的联系。(王亚坤)
Correlations imposed by the unitary limit between few-nucleon systems, nuclear matter, and neutron stars
A. Kievsky et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 072701 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.072701
原子、分子与光学
导读:宋新秀;责编:张文凯
H2、D2以及HD分子
离解能的非绝热相对论修正
本文精确地计算了H2、D2以及HD分子的解离能的相对论校正,且同时没有扩大电子-质子核质量比。所得到的结果表明了非绝热效应的重要性,并解释了理论预测与最近的H2和D2实验值之间的差异。虽然现在的理论精度已经显著提高且还高于实验精度,但对于作者观察到的HD解离能的3σ的差异,还需要进一步研究。
Nonadiabatic Relativistic Correction to the Dissociation Energy of H2, D2,and HD
Mariusz Puchalski, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 073001 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073001
利用内壳层光电发射反冲
将能量转移到分子的振动与转动
本文利用CF4和CO气体的混合物来研究延伸到韧X射线区域中的光电子反冲效应。在CF4气体中,C1s光电子能谱的振动包络完全被反冲引起的激发所控制,揭示了Franck-Condon激发下隐藏的振动模式。而在CO气体中,通过把CF4作为精确的能量校准物,作者确定了在旋转和振动激发之间的反冲所引起的内激发能的分配。本文实验所观测到的转动反冲能比振动反冲能量大2.88(28)倍,远远超过了基本反冲模型所预测出的2这个比率。然而,如果考虑到通过Coriolis耦合的能量转移,则该实验与2.68这个值则非常一致。
Energy Transfer into Molecular Vibrations and Rotations by Recoil in Inner-Shell Photoemission
E. Kukk, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 073002 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073002
圆二色性研究
分子振动塞曼效应的通用理论
本文提出了一个通用理论来进行分子振动塞曼效应的第一个非经验计算,这可以通过磁振动圆二色光谱(MVCD)来检测。在该方法中,分子磁矩的二阶导数似乎对于确定可观察到的MVCD强度至关重要。通过利用准谐波近似,基于该方法的计算就允许模拟光谱和测量光谱的带-带间比较。鉴于其可靠解释的这种新可能性,MVCD光谱学可能发展成为一种可提供包括手性和非手性分子振动状态和结构详细信息的有用工具。
Theory of Molecular Vibrational Zeeman Effects as Measured with Circular Dichroism
T. Keiderling and Petr Bouř
Phys. Rev. Lett. 121, 073201, (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073201
对于光化学反应中
量子干涉和相干控制的观察
反应物的相干控制仍然是量子化学中一个长期存在的挑战。尤其是,本文作者已经研究了在拉曼缀饰的自旋-轨道耦合的87Rb玻色-爱因斯坦凝聚体中激光诱导的分子形成(光缔合),其自旋量子态是多个裸自旋分量的叠加。与统计混合物的裸自旋分量所观察到的明显不同的光缔合诱导的分数原子损失相反,具有相当的自旋分量叠加态在每个自旋分量上显示出了相同的分数损失。作者将此解释为叠加态本身进行了光缔合。而对于由大拉曼耦合和零拉曼失谐引起的叠加态,作者又观察到了几乎完全受到抑制的光缔合速率。这种抑制与基于两个光缔合路径之间的量子破坏性干涉的具有不同自旋组合的原子相互碰撞的模型是一致的。该模型也解释了在中等拉曼耦合下光缔合速率的测量值对拉曼失谐依赖性。因此,本文的工作表明,在量子叠加中制备原子可能成为一种强大的新技术,可以对光化学反应进行相干控制。
Observation of Quantum Interference and Coherent Control in a Photochemical Reaction
David B. Blasing, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 073202 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073202
强场电离的异核极限:
HeH+在超强超短激光脉冲中的解离
本文利用各种波长与强度的激光来测量氦氢离子束HeH+及其同位素这种最基本的极性分子的激光诱导的解离动力学。与强场解离的主流解释(分子的拉伸主要来自激光诱导的电子激发)相反,本文发现非电离、单电离和双电离解离的实验和理论都表明直接振动激发在其中起着决定性的作用。作者报道能够重建解离途径并确定每个电离步骤发生的时间以及电子离开前的键长演变。这种极不对称分子的动力学与众所周知的对称系统形成鲜明对比,从而得到了关于强场分子动力学的更普遍的图像描述,并有助于进一步理解在两种极端情况之间的系统。
Heteronuclear Limit of Strong-FieldIonization: Fragmentation of HeH+ by Intense Ultrashort Laser Pulses
Philipp Wustelt,etal.
Phys. Rev. Lett. 121, 073203 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073203
上阈值光学参量振荡器中的六方纠缠
[高亮文章]研究人员实现了六种激光腔的模式之间的纠缠—创造了新的记录。
本文从理论上和实验上论证了通过在振荡阈值之上操作的光学参量振荡器(OPO)产生的六方模态纠缠。作者展示了OPO在通过非线性晶体相互作用的六个光学边带模式之间产生了丰富的纠缠结构。由此产生的量子态种类可以由单个参数来控制,该参数是泵浦系统的外部激光器的功率。本文的实验平台允许在许多光学模式之间产生大量纠缠,这些光学模式具有明确但极其不同的频率,可能是它们桥接了多色量子网络之间的各节点。
Hexapartite Entanglement in an above-Threshold Optical Parametric Oscillator
F.Barbosa, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 073601 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073601
原子定态轨迹上的量子相干冻结条件
本文研究了静止轨迹上两个共动原子的量子相干性。作者发展了一套公式体系来描述固定轨迹上原子的特性。作者给出了一个标准,在低于该标准的情况下量子相干性被冻结到非零值。消除超级或亚辐射衰减率的冻结条件对初始状态不敏感。本文证明了,从初始状态就可以获得增强的量子干涉和亚辐射状态。
Frozen Condition of Quantum Coherence for Atoms on a Stationary Trajectory
Anwei Zhang,et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 073602 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073602
对畸变光场中超光子反冲的观察
光带来的动量会使原子对吸收的每个光子产生反冲。在真空中,对于频率ν的单色光束,每个光子的总动量受一般原理的约束,并且小于hν/c,导致反冲极限的出现。然而,在局部则可以打破此极限。本文给出了计算真空中反冲的一般公式。作者证明了,在具有扭曲光场的激光束中,有一些区域存在反冲可以高于该极限。利用放置在这些区域的原子,研究人员就可以直接测量超光子反冲。
Observation of Extra Photon Recoilin a Distorted Optical Field
Satyanarayana Bade, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 073603 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073603
通过光学反馈实现量子气体中
长程相互作用和对称性破坏
本文考虑准二维原子玻色 - 爱因斯坦凝聚态与近共振激光场的相互作用,该激光场是靠平面镜来反射到凝聚态上。我们表明,这种单镜光学反馈会导致超冷原子之间的一种不寻常的有效相互作用,从而产生丰富的基态光谱。特别的是,作者还发现它可以引起准二维凝聚态的自发收缩以形成介观量子液滴的自限束一维链,并证明了这种奇异效应的观测是当前实验所能实现的。
Long-Range Interactions and Symmetry Breaking in Quantum Gases through Optical Feedback
Yong-Chang Zhang, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 073604 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073604
非线性动力学和流体力学
导读:郑皓天;责编:兰岳恒
入射方向独立的波传播和单向激光
Jin等人提出通过适当地组装不同的单向相消干涉(UDI)来产生入射方向独立的波传播,这是合成磁通量和入射波矢量之间适当匹配的结果。在不引入非线性的情况下,光谱奇异的单向激光是可行的。UDI允许单向激光和单向完美吸收; 当它们以奇偶时间对称的方式组合时,频谱奇点随着有界反射和传输而消失。此外,还对来自相反方向的入射光同时产生单向激光和完美吸收。论文的研究结果提供了对光控制的深刻理解,使得某些基础研究和实际应用中期待功能的获取曙光初现。
Incident Direction Independent Wave Propagation and Unidirectional Lasing
L. Jin, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 073901 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.073901
混沌系统的共振本征函数假设
本文作者提出了一个关于通过开口逃逸的混沌系统中共振本征函数的平均相空间分布的假设。具有衰减率γ的本征函数由经典测度得出,(i)其衰减率与经典衰减率γ在一定条件下相同,并且(ii)均匀分布在与量子可分辨混沌鞍点具有相同时间距离的集合上。这解释了经典快速衰减共振本征函数的局域性。作者发现它存在于与混沌鞍点相距最远的相空间区域中,并且讨论了它对衰减率γ的依赖性和半经典极限。作者还在标准映射上数值证实了该假设。
Resonance Eigenfunction Hypothesis for Chaotic Systems
Konstantin Clauβ, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 074101 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.074101
声涡旋束中轨道角动量
向稳定俘获的弹性粒子转移
作者观察到俘获在液体中的固体颗粒通过超声波涡流束进行的受控旋转。单个聚苯乙烯珠或簇可以在旋转时克服重力而被势阱捕获。将单个粒子的诱导旋转与考虑粒子声学响应的扭矩平衡模型进行比较。测量的扭矩(对于驱动声功率~40W/cm2,~10pN m)表明观察到的旋转主要由声学轨道角动量的两个耗散机制决定。第一个发生在吸收颗粒块体中,而第二个发生在周围流体粘性边界层中。重要的是,耗散过程同时影响偶极和四极粒子振动模式,这表明局限于众所周知的瑞利散射区间不足以模拟总转矩,即使对于远小于声波波长的球体也是如此。研究结果表明,对探针弹性吸收特性的精确了解对于在粘性液体中可操纵俘获球体的流变测量至关重要。进一步的结果表明,外部稳定旋转流必须包含在平衡方程中,在其他液体中也可发挥重要作用。
Orbital Angular Momentum Transfer to Stably Trapped Elastic Particles in Acoustical Vortex Beams
Diego Baresch, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 074301 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.074301
通过剪切维度机理对受限颗粒球的
可逆自组装(fcc-bct)结晶
通过振动退火以及维度剪切,Morales-Barrera等人进行了几项实验(1)在由毫米大小的干球组成的耗散颗粒系统中,进行快速可逆结晶fcc-bct(面心立方体中四方)(2) 二维(平面)剪切促进自组装成fcc晶体,而一维剪切产生bct晶体,和(3)比较类似于异相成核,颗粒物温度梯度导致晶体域的形成揭示了在低温区的多晶型竞争。作者研究结果表明,控制相互作用的方向性导致了硬球的可逆结晶,这为理论研究提供了线索,为自组装声子晶体的应用技术发展提供了新的机制。
Reversible Self-Assembly (fcc-bct) Crystallization of Confined Granular Spheres via a Shear Dimensionality Mechanism
D. A. Morales-Barrera, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 074302 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.074302
等离子体与束流物理
责编:陈少永
非线性康普顿散射产生的
大轨道角动量γ射线束
带有大角动量的γ射线束可能影响到天体物理现象,对此需要进行正确的地面实验研究。Yue-YueChen等人利用扭曲光子强激光脉冲与极端相对论电子束的非线性康普顿散射产生了带有大轨道角动量的准直γ射线束。数值结果展示了吸收光子、量子辐射和电子在量子辐射主导机制下的角动量转换。研究指出吸收光子的角动量不仅传递给了γ光子,也转移到了γ光子和互作用电子之间的辐射反应之中。角动量的转换效率可以通过调节激光和电子束参数进行优化。此外,电子-正电子对的产生能够进一步提高γ射线束轨道角动量的增益。(杨生鹏)
γ-Ray Beams with Large Orbital Angular Momentum via Nonlinear Compton Scattering with Radiation Reaction
Yue-Yue Chen etal
Phys. Rev. Lett.121, 074801 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.074801
激光尾场加速器的能量啁啾补偿
Döpp等人在激光尾场加速器的注入和加速过程中引入了能量啁啾,基本上抑制了的能量发散,并且提出一种纵向密度裁剪的手段用以降低加速器末端的束啁啾。准三维particle-in-cell模拟数据显示,宽带电子束能够转换成为能散低于10%且电荷量超过120pC的准单能束。在线性和准线性尾场加速机制下,该方法甚至可以提供更低的、千分比级别的能散。(杨生鹏)
Energy-Chirp Compensation in a Laser Wakefield Accelerator
A. Döpp et al
Phys. Rev. Lett. 121, 074802 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.074802
DIII-D托卡马克中
E× B流驱动的脱靶分岔
随着等离子体密度的提高,DIII-D托卡马克装置中发现了一种由低密度、高温度、偏滤器在靶条件向高密度、低温度、偏滤器脱靶条件转换的分岔阶跃变换。这种转换只在高约束模中被观测到,并且只在B × ∇B漂移指向偏滤器时出现。本文首次采用理论解释和数值模拟,定性地重现了这一分岔过程以及该过程对环向场方向的依赖性。根据理论模型,分岔主要由E× B漂移流、偏滤器电势结构和偏滤器条件三者之间的依赖关系导致。在偏滤器在靶条件下,低场侧(LFS)偏滤器的强电势梯度将驱动指向高场侧偏滤器的E × B漂移流,使LFS偏滤器腿部的低密度、高温的条件维持稳定。在脱靶的初始阶段,LFS偏滤器腿部电势梯度的降低也会导致E × B漂移流的降低,这样偏滤器等离子体将通过非线性发展达到高密度、强脱靶条件。基于偏滤器汤姆逊散射测量,实验对E × B漂移流以及E × B漂移流与偏滤器条件的依赖关系进行了估测,其结果与数值预测结果定性一致。最后,本文讨论了偏滤器脱靶分岔对于下一阶段聚变装置中的偏滤器能量耗散和脱靶控制可能带来的影响。(杨生鹏)
E × B Flux Driven Detachment Bifurcation in the DIII-D Tokamak
A. E. Jaervinenet al
Phys. Rev. Lett. 121, 075001 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075001
非平衡温稠密物质体系中的原子间势
Chen等人提出一种测量飞秒激光加热多晶金纳米薄片中晶格分解时间的新方法。测量结果与分子动力学模拟进行了对比,模拟中包含了嵌入原子方法描述的原子间势且经过高度优化。在吸收能量密度为0.9—4.3 MJ/kg时,实验和模拟的一致性揭示了均匀熔化的单晶样行为,并证实非平衡温稠密物质体系中原子间势的适用性。在能量密度小于0.9 MJ/kg时,测量结果与晶界融化起点处的纳米晶体行为一致。(秦晨)
Interatomic Potential in the Nonequilibrium Warm Dense Matter Regime
Z. Chen, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 075002 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075002
二维流体复合等离子体中的热声不稳定性
Kryuchkov等人首次研究了流体单层复合等离子体中的热声不稳定性。实验、理论和模拟表明,粒子间的非交互有效相互作用(由等离子体流介导)提供正热反馈使声放大。在实验和模拟中产生的声谱与理论高度吻合,证明了流体复合等离子体中的热声不稳定性。结果表明,对比在反应介质中和在非交互有效相互作用系统中的集体波动行为,暴露了一种激活行为。(秦晨)
Thermoacoustic Instability in Two-Dimensional Fluid Complex Plasmas
N. Kryuchkov, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 075003 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075003
利用傅里叶滤波方法分析
第24太阳周期从6到26个太阳半径
距离内的二维太阳风的速度
测量太阳附近的太阳风速度对于理解太阳风的加速机制非常重要。Cho等人通过对1999年到2010年观察到的SOHO/LASCO C3视频电影应用傅里叶运动滤波方法,确定了从6到26个太阳半径距离内的2D太阳风的速度。该方法成功地再现了在人工产生的数据和带状斑点里的初始流速度。他们测量了时间尺度从一天到一年的2D太阳风速度在第24太阳周期内的变化。他们发现,在太阳最大周期里,太阳风速度的时间尺度长于一个月时,其在方位角方向上是相对均匀的;而在最小周期里,它则具有明显的双峰结构。此结果与Ulysses观测和星际无线电闪烁重建的预期一致。双峰结构发现于2006年前后,在2009年的时候变得独具特色,又于2010年突然消失。太阳风速度的径向演化和Parker的太阳风结论相似。(阳青程,牟茂淋)
Two-Dimensional Solar Wind Speeds from 6 to 26 Solar Radii in Solar Cycle 24 by Using Fourier Filtering
Il-Hyun Cho, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 075101 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075101
星际冲击波中拾起离子
优先加热的原位观测
非热拾起离子(PUIs)在太阳风(SW)里通过太阳风离子(SWIs)和慢星际中性原子之间的电荷交换产生。这种机制已经被理论化很久了,但是在准垂直冲击时,与热太阳风离子相比,PUIs被优先加热的现象还没有被直接观察到过。Zirnstein等人展示了在星际冲击时星际间氢正(H+) PUIs的原位观测,这个观测是由离太阳34 au(地球太阳距离)的冥王星附近的新地平线太阳风仪器所测到的。在这个冲击中,H+ PUIs只是总质子密度中的一小部分,但是贡献了内部粒子压力的大部分。太阳风流速度的逐渐减低,同时H+ SWIs在冲击波前方被加热,表明了一个逆流能量粒子压力梯度的存在。H+ SWIs穿越冲击波时损失了大约85%的能量通量,并且H+ PUIs被优先加热了。此外,一个PUIs尾流被发现是顺着冲击波,因此所有的H+ PUIs的能量通量便近似6倍于H+ SWIs。并且发现H+ PUIs以及它的超热尾,包含了整个冲击波中几乎一半的总顺流能量通量。(阳青程)
In Situ Observations of Preferential Pickup Ion Heating at anInterplanetary Shock
E. J. Zirnstein, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 075102 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075102
凝聚态物理:结构
责编:殷志平
离子液体中的屏蔽长度
离子液体中关联性的衰减是软物质物理学中的一个经典问题,它支撑了从控制胶体自组装到电池和超级电容器的应用。基于分析无溶剂电解质模型的传统观点表明,物种之间的所有关联函数在渐近远场限制中具有共同的衰减长度。尽管如此,许多电解质体系中存在溶剂。作者使用分析理论和分子动力学模拟表明一旦考虑硬球溶剂,多个衰变长度可以在渐近极限以及中间距离处共存。本文的分析解释了最近观察到的当组分改变时在离子液体-溶剂混合物薄膜上结构力的不连续变化,并且重新描述了文献中关于浓缩电解质中屏蔽长度的最新争论。(麻晓波)
Screening Lengths in Ionic Fluids
Fabian Coupette, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 075501 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075501
光子晶格中Aharonov-Bohm笼的实验观测
在本篇文章中,作者从实验上能够均匀地合成磁通量并且观测到了光晶格中Aharonov-Bohm笼的实验现象。考虑到菱形阵列的光波导,他们设计了调制辅助的隧穿过程,该设计能够在每个晶格中有效地产生非零磁通量。在实验过程中,他们可以通过改变调制的相位来随意调谐光的合成磁场。当在每个晶格中形成半磁通量子的时候,所有的能带都会急剧地崩塌为非色散(平)的能带,并且所有的本征态都会完全局域化。作者通过研究光在大部分光晶格中的传播证明了Aharonov-Bohm的笼化现象。此外,他们还研究了晶格边缘上的动力学,并且讨论了相应的边缘状态是如何能够连续地连接到Creutz阶梯的拓扑边缘态的问题。光子晶格构成了一个非常吸引人的平台,在该平台上,人们可以精确地研究工程规范场、阻锉、局域化和拓扑性质之间的相互作用。(毛慧灿)
Experimental Observation of Aharonov-Bohm Cages in Photonic Lattices
Sebabrata Mukherjee, et al.
Phys. Rev. Lett.121, 075502 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075502
非零复杂度非晶硬球填料中的
超均匀性缺失
Godfrey等人通过公式S(k→0)=−1/[ρ2Σ″(ρ)+2ρΣ′(ρ)]将数密度为ρ的硬球系统中的结构因子S(k→0)与各粒子的复杂度Σ(ρ)联系起来。他们在可以解析得到Σ(ρ)和S(k)的窄通道阻塞圆盘中验证了此公式。超均匀性是指S(k→0)的消失,因此复杂度非零的情况下不会出现超均匀性。文中给出了一个窄通道坚硬圆盘的阻塞态的例子,当它由产生非广泛复杂度的动态规则生成时会具有超均匀性。(刘瑞)
Absence of Hyperuniformity in Amorphous Hard-Sphere Packings of Nonvanishing Complexity
M. J. Godfrey and M. A. Moore
Phys. Rev. Lett. 121, 075503 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.075503
处于最大密度对应的温度下
水中非寻常的质子转移动力学
水具有许多奇异的性质,并且大部分目前都没有被理解清楚。它最有趣的行为之一就是在4℃时密度最大,这个温度被称为最大密度对应的温度(TMD)。作者为在TMD条件下质子转移动力学中迄今为止一直未知的突变事件提供了新的实验证据。特别指出的是,作者证实在这个温度下OH-离子的寿命最长,而水合氢离子则恰巧相反。此外,碱催化质子转移在这个温度下具有一个锐利的局域极小峰,激活能也同样发生突变。当温度接近TMD条件时测量得到的寿命和早期理论预测结果相符。这些发现指出在TMD条件下具有很高的倾向来形成四重协调OH-溶剂化络合物,这凸显出氢氧化物和水合氢离子之间输运的不对称性。这些结果对进一步阐明水及其他相关液体不寻常的性质具有重要意义。(曹锦)
Unusual Proton Transfer Kinetics in Water at the Temperature of Maximum Density
Emilia V. Silletta, et al.
Phys. Rev. Lett.121, 076001 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.076001
凝聚态物理:电子性质
责编:袁喆,马锋杰,沈卡
铁基超导体中自旋轨道耦合的影响
Day等通过圆偏正自旋和角分辨光电子能谱研究了铁基超导体中自旋轨道耦合(SOC)的影响。他们结合在铁砷族化合物(LiFeAs)和铁硫族化合物(FeSe)的代表性成员中应用这种技术以及紧束缚计算,建立了这些材料中自旋轨道耦合所附带的电子结构的普遍修正。在低能区,他们发现自旋轨道耦合的影响集中在空穴口袋,其中往往发现最大的超导间隙。这种效应随kz色散显著地变化,且他们发现在FeSe中自旋轨道耦合与轨道序的能量尺度相当。这些结果就这类材料中通过纯自旋单态本征态来描述超导电性提出争议,引发关于可能的配对机制以及自旋轨道耦合在其中的作用的疑问。(方子明)
Influence of Spin-Orbit Coupling in Iron-Based Superconductors
R. P. Dayet al.
Phys. Rev. Lett. 121, 076401 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.076401
安德森局域化的散射方法
在拓扑绝缘体和多体局域化效应中,安德森局域化一直是待研究的问题。本文中,Ossipov提出一种新方法用于解决L×Md−1维无序系统中的安德森局域化问题。作者指出,若在样品的一端贴上横截面为Md−1的电极,可以推导得出演化方程的散射矩阵和Wigner-Smith延时矩阵与的函数关系。利用这些关系,则可以得到弱无序下延迟时间分布的Fokker-Planck方程和密度演化方程。后者可以被映射到Burgers类型的非线性偏微分方程,为任意构造一个完整的解析解。通过对L→∞的立方样品进行分析,作者发现d<2维度的系统展示出局域化的固定点,而d>2维度的系统则体现出金属固定点。(刘钱)
Scattering Approach to Anderson Localization
A. Ossipov
Phys. Rev. Lett. 121, 076601 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.076601
热硅量子点中的自旋寿命和电荷噪声
半导体中的量子点因有望用于实现大规模量子计算而引起广泛关注。虽然自旋弛豫和电荷噪声是量子点中的基本指标,但是量子点中的自旋寿命与温度的的依赖关系却还不明确。本文中,作者研究了硅量子点中单电子的自旋寿命与磁场和温度依赖关系,发现在1.1K下电子自旋寿命可达到2.8ms。基于此,作者发展了一个基于自旋-谷混合的模型,发现Johnson噪声和双声子过程分别会限制低温和高温下的电子自旋弛豫。同时,作者还研究了温度对电荷噪声的影响,发现在直到4K温度范围内,二者都具有线性关系。这些结果有助于理解硅量子点中的弛豫过程并有望在较高的温度下进行量子位运算。(刘钱)
Spin Lifetime and Charge Noise in Hot Silicon Quantum Dot Qubits
L. Petit et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 076801 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.076801
周期性驱动的临界Kitaev链中的中心电荷
在周期性驱动场振幅和频率变化的情况下,Kitaev链会展现出丰富的相图,其中的拓扑相变将具有不同数量Majorana零模和π模的区域分隔开。Yates等人考察了将周期驱动链分隔成不同相的临界点是否可以表征为普适中心电荷的问题。作者通过数值和解析方法研究了在任意非频闪和频闪时间下多粒子最低纠缠本征态的纠缠熵,发现纠缠熵在临界点处与时间无关的中心电荷成对数关系,而Floquet微运动只是对纠缠熵进行了次级修正。这个结果也可以推广到多临界点情形,此时的纠缠熵具有的中心电荷是各交叉临界线中心电荷的总和。(李松)
Central Charge of Periodically Driven Critical Kitaev Chains
Daniel Yates et al.
Phys. Rev. Lett.121, 076802(2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.076802
压力下FeSe中临界向列涨落的消失
Massat等人报道了拉曼散射实验中观测到的静水压力增大到5.8GPa过程FeSe电子向列磁化率的演变。在低压下发现的临界向列性涨落在1.6GPa以上消失了,这表明临界向列对高压下Tc的增强是没有作用的。这种向列涨落的瓦解与低能电子激发的抑制有关,后者表现为2 GPa附近的光学声子异常。这与基于局域密度近似下动力学平均场理论的晶格动力学和电子结构计算相符。这个工作报道的结果反应了压力对FeSe的相图有两种效果:低压下费米面的d波Pomeranchuk不稳定性和高压下磁性驱动的斜方晶格扭曲。(李松)
Collapse of Critical Nematic Fluctuations in FeSe under Pressure
Pierre Massat et al.
Phys. Rev. Lett.121, 077001 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077001
温度控制超导铁磁体混合结构中的
Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov不稳定性
虽然Fulde和Ferrell在1964年就已经指出强磁场可诱导低维超导体中产生Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO)态,但是由于该态对体系的无序性很敏感,导致FFLO相的观测一直是个难题。本文中,作者在层状的超导-铁磁混合体中发现FFLO相变。通过降低温度,作者表示可以将系统从一致状态切换到FFLO状态,同时伴随着抗磁Meissner响应的阻尼降至零。进一步分析表明,如果在铁磁体上覆盖一层金属材料,则可以有效改善FFLO相中不稳定性所需要的条件,而对于现有的S/F/N系统,过渡到FFLO相的温度可以达到几个开尔文。(刘钱)
Temperature Controlled Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov Instability in Superconductor-Ferromagnet Hybrids
S. V. Mironov et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 077002 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077002
全氧化物超导体-铁磁绝缘体界面的
磁交换场和畴壁超导电性
在超导体-铁磁体(S/F)界面,铁磁层可以在超导层内引入磁交换场,局域作用于自旋劈裂超导态密度。磁交换场对超导的影响已经在超导体-铁磁绝缘体(S/FI)界面针对各向同性s波超导体且厚度小于超导相干长度,进行了彻底的探索。在这里,Komori等报导了全氧化物S/FI界面的磁交换场效应,涉及各向异性d波高温超导体镨铈铜氧化物(PCCO)和铁磁绝缘体镨钙锰氧化物(PCMO)。由通过超导转变的磁输运测量检测到的PCCO中的磁交换场局域在PCCO/PCMO界面,其平均幅度取决于PCMO中磁畴壁是否存在。这些结果对于开发涉及非常规配对和高温超导体的全氧化物超导自旋电子器件具有光明的前景。(方子明)
Magnetic Exchange Fields and Domain Wall Superconductivity at an All-Oxide Superconductor-Ferromagnet Insulator Interface
S. Komori et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 077003 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077003
过掺杂镧基铜氧化物的三维费米面
Horio等展示了关于过掺杂高温超导体的软X射线角分辨光电子能谱研究。通过改变光发射角和入射光子能量可以映射出费米面的面内和面外分量。沿节点方向没有观察到kz色散,相反地镧基铜氧化物被确认有显著的反节点kz色散。基于紧束缚参数化,他们讨论了van Hove奇异性附近态密度的影响。他们的研究结果表明,过掺杂La2-xSrxCuO4中发现的大的电子比热不能单独归因于van Hove奇异性。因此,他们提出由赝能隙相坍缩引起的量子临界性作为观察到的电子比热增强的合理解释。(方子明)
Three-Dimensional Fermi Surface of Overdoped La-Based Cuprates
M. Horio et al.
Phys. Rev. Lett.121, 077004 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077004
阻挫磁体中对称性分数化的动力学特征
量子自旋液体的非平庸性往往在非局域可观测量中有所体现;不过这却为实验上探测量子自旋液体蒙上一层阴影。本文作者证明了量子自旋液体中任意子激发和对称性分数化的动力学特征,从而提供了一种实验上观测量子自旋液体的可能方案。基于大尺度量子蒙特卡洛模拟和随机解析延拓,Sun等人研究了kagome格子上扩展的XXZ模型,发现从Z2量子自旋液体到不同对称性破缺相的相变过程中,自旋谱函数可以反应出任意子自旋子以及有带隙涡旋激发的存在和凝聚。特别是,涡旋激发的平移对称性呈现出分数化,这可以作为量子自旋液体的动力学特征用于非弹性中子散射或者共振(非弹性)x-射线散射这类光谱技术对量子自旋液体的观测。(李松)
Dynamical Signature of Symmetry Fractionalization in Frustrated Magnets
Guang-Yu Sun et al.
Phys. Rev. Lett.121, 077201 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077201
用量子蒙特卡洛模拟从Kagome晶格上
Z2自旋液体的自旋动力学判断分数化
基于大尺度量子蒙特卡洛模拟,Becker和Wessel计算了可以容纳扩展Z2量子自旋液体相的Balents-Fisher-Girvin kagome格子自旋-1/2模型中的动力学自旋结构因子。作者采用结合随机解析延拓方法的关联矩阵取样方式在三格点单胞的各向异性量子自旋模型中识别谱函数,获得了从XY-铁磁区域到Z2量子自旋液体情形的整个相图范围内的自旋动力学。在量子自旋液体相的横向散射通道内,作者确定了一个有能隙的双自旋子连续体,这种状态可以由有效自旋子紧束缚模型忠实地模拟出来。在纵向通道内,作者识别出有带隙的涡旋激发并通过增强的光谱周期性展示了其平移对称性分数化的信息。(李松)
Diagnosing Fractionalization from the Spin Dynamics ofZ2Spin Liquids on the Kagome Lattice by Quantum MonteCarlo Simulations
Jonas Becker and Stefan Wessel
Phys. Rev. Lett.121, 077202(2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077202
从动力学不稳定到
玻色-爱因斯坦凝聚和磁振子超流
在钇铁石榴石材料中,通过布里渊光散射方法,可以在室温条件下观察到磁振子超密度气体演化到玻色-爱因斯坦凝聚态并形成超流。本文中,Kreil等人从理论和实验上揭示利用动力学不稳定性对磁振子凝聚和超流自旋输运的影响。结果显示,在外磁场作用下,钇铁石榴石薄膜中顺磁磁振子泵浦效应可产生磁振子的玻色-爱因斯坦凝聚态。和Kolmogorov-Zakharov串联效应导致的凝聚效应相比,若体系中存在动力学不稳定性,该凝聚效应会更强。同时,磁振子超流态也在动力学不稳定情况下更强烈。(刘钱)
From Kinetic Instability to Bose-Einstein Condensation and Magnon Supercurrents
A. J. E. Kreil et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 077203 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077203
通过极紫外磁光谱和光电子发射光谱
揭示Ni超快磁相变的本源
[编辑通乐娱乐网址语] 两种不同超快光谱技术的结合表明激光诱导的退磁是真正的磁相变。
You等人把在极紫外波长下的时间、角度分辨的光电子发射谱测量和时间分辨的横向磁光Kerr效应测量关联起来,揭露了Ni中超快光致磁相变的普适本源。这可以解释Ni在所有激光通量下的超快磁性响应:低激光通量磁化强度的小幅减少,而高激光通量下完全淬灭。两种探测方法表现出相同的退磁和复原时间尺度。自旋系统在泵浦脉冲峰之后的20fs以内吸收进行磁相变所需的能量。然而,材料退磁的光谱特征仅在约200fs之后才出现,随后磁化强度恢复的时间尺度从500 fs到70 ps以上。作者还提供了恢复过程中两个具有不同时间尺度的竞争渠道存在的证据,这意味着材料中存在共存相。(李松)
Revealing the Nature of the Ultrafast Magnetic Phase Transition in Ni by Correlating Extreme Ultraviolet Magneto-Optic and Photoemission Spectroscopies
Wenjing You et al.
Phys. Rev. Lett.121, 077204 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077204
块体半金属中独特的皮秒自旋极化动力学
半金属(HM)化合物中飞秒激光激发在理论上被预测会诱发奇异的皮秒自旋动力学。特别地,与常规金属和半导体中观察到的相反,半金属中的热化过程导致长寿命的部分热化构型,以分别代表少数,多数传导和多数价电子的三种费米-狄拉克分布为特征。值得注意的是,这些分布具有相同的温度但不同的化学势。这种不寻常的热力学态导致持续的非平衡自旋极化远高于费米能量。 Battiato等通过时间和自旋分辨的光电子能谱对Fe3O4进行的飞秒自旋动力学实验支持了他们的模型。此外,自旋极化响应被证明非常稳定,可以用于在大范围化合物中选择性地测试体半金属特征。(方子明)
Distinctive Picosecond Spin Polarization Dynamics in Bulk Half Metals
M. Battiato et al.
Phys. Rev. Lett.121, 077205 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077205
稀疏4f2体系Y1-xPrxIr2Zn20中
单点非费米液体行为
Yamane等人对稀疏4f2体系Y(Pr)Ir2Zn20进行了电阻率ρ(T)和比热C(T)的测量。每个Pr离子的ρ和磁比热Cm数据都很好地成比例地符合T/T0的函数,其中T0是非费米液体(NFL)行为的特征温度。此外,ρ和Cm/T的温度依赖关系与双通道Kondo模型对强耦合极限预测的非费米液体行为一致。因此,他们推断观察到的非费米液体行为来源于由4f2态与多通道传导电子杂化引起的单点四极Kondo效应。(方子明)
Single-Site Non-Fermi-Liquid Behaviors in a Diluted4f2SystemY1−xPrxIr2Zn20
Y. Yamane et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 077206 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077206
电控二维空穴系统中的塞曼自旋分裂
[编辑通乐娱乐网址语]利用一种新的“全电学”技术,研究人员将二维量子阱中两个自旋状态的能量差增加达三倍。
具有强自旋轨道耦合作用的半导体材料因允许全电自旋控制,从而广泛应用到自旋电子学和量子计算领域。本文中,作者以砷化镓量子阱中的二维空穴系统为例,表明利用塞曼效应,可以实现电控自旋。和电子系统不同的是,空穴系统中的塞曼劈裂具有很强的各向异性,朗道g因子强烈依赖于波矢。传统上,常采用倾斜场方法确定体系中的朗道g因子,但在具有强自旋轨道耦合的二维系统中,该方法将失效。本文中作者通过测量磁电阻确定出塞曼分裂的大小。结果显示,改变空穴波矢,可实现朗道g因子的三倍增强。同时,在低外磁场下,Rashba自旋轨道耦合作用也将抑制面内塞曼作用。该方法为基于量子自旋设备的实现提供了新的可能性。(刘钱)
Electrical Control of the Zeeman Spin Splitting in Two-Dimensional Hole Systems
E. Marcellina et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 077701 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.077701
软物质与生物物理
责编:徐留芳
用单粒子跟踪和微分动态显微镜
探讨催化Janus粒子的时空动力学
Kurzthaler等人利用微分动态显微镜学和粒子跟踪表征活性Janus胶体在中间散射函数(ISF)方面的时空行为。他们为典型活性布朗粒子模型的ISF提供了一个解析解,并发现从平动扩散及自推进占主导地位的最小长度尺度到探测由旋转式布朗运动引起的有效扩散的最大长度尺度,该解均同实验结果高度吻合。在中等长度尺度上,则利用特征振荡解决了定向运动与定向弛豫之间的交叉问题,并可以将活性粒子的布朗运动从其他重定向过程(例如,翻滚运动)中区分出来。他们还与理论预测进行了直接比较,得出粒子的旋转和平动扩散系数,速度分布均值和宽度,以及这些参数随时间的演变。(何寒梅)
Probing the Spatiotemporal Dynamics of Catalytic Janus Particles with Single-Particle Tracking and Differential Dynamic Microscopy
C. Kurzthaler, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 078001 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.078001
由蒸发液滴形成的迷宫中的
有序-无序的结构转变
作者Panizza表明,限制在准二维多孔介质中的表面活性剂溶液的蒸发,会产生微米级的迷宫图案,进而构成厘米级的迷宫。这些迷宫的壁由在干燥期间通过在孔隙尺度上发生的一系列独立的Haines跳跃形成的固体沉积物制成。作者通过简单的迭代规则构造一个元胞自动机模型驱动这一过程,因此这个元胞自动机可称为一个迷宫产成器。该模型很好地描述了实验上迷宫的形成动力学和最终结构,并能用于研究多孔介质的润湿性不均匀性及其几何形状。此外,作者的研究结果也揭示了控制迷宫结构序的两个无量纲几何量的关键作用。(王赫)
Order-Disorder Structural Transitions in Mazes Built by Evaporating Drops
P. Panizza, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 078002 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.078002
记忆诱导非手性微型泳者
从持续随机游走到圆周运动的过渡
Narinder等人通过实验研究了光活化胶体微型泳者在粘弹性流体中的运动。发现在非牛顿流体环境中,尽管活性胶体具有球形形状和刚度,但当它们以高于临界推进速度运动时可经历从增强的角扩散到持续旋转运动的过渡。与手征不对称微型泳者相比,这里所得到的圆形轨道可自发地反转它们的旋转方向,并显示出角速度和曲率半径非线性地依赖于推进速度。通过应用活性布朗运动的最小非马尔科夫朗之万模型,他们说明了相对于牛顿流体中无配对物的粒子的自推进运动而言,粘弹性流体具延迟响应特性,这些非平衡效应来自于流体的延迟响应。(何寒梅)
Memory-Induced Transition from a Persistent Random Walk to Circular Motion for Achiral Microswimmers
N. Narinder, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 078003 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.078003
时钟对输入噪声的鲁棒性
为了估计时间,从蓝细菌到动物,许多生物都使用生物钟,这个生物钟基于极限环振荡器,可以在近24小时的周期内自动“滴答”。然而,一个极限环振荡对于了解时间并不是必不可少的,例如具有“沙漏”的细菌:一个系统,当被一束输入的振荡光驱动时,展现出稳定的振荡,生物体可以从中推断出时间,但是没有驱动时会弛豫到稳定的固定点。在本文中,Monti使用蓝细菌Kai系统的模型,他们比较了一个极限环振荡器模型与另外两个沙漏模型,其中一个无驱动的以指数衰减的沙漏模型,另一个以振荡方式驱动的沙漏模型。在低输入噪声的极限下,所有三个系统在时间上都具有相同的信息,但在高输入噪声的情况下,极限环振荡器要优越得多。在Stuart-Landau模型中发现了相同的行为,这表明他们的结果是通用的。(王赫)
Robustness of Clocks to Input Noise
M. Monti, et al.
Phys. Rev.Lett. 121, 078101 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.078101
应用于微孔中超快速
单粒子检测的谐振回路
Bhat等人提出了一种基于半蝶形共面波导的超快单亚微米粒子检测方法。这种方法能在大于30MHz的带宽下解决这些粒子的易位问题。通过同时使用射频技术与传统的基于电阻脉冲记录的直流技术,他们发现该检测方法可使设备吞吐量提高2个数量级。该技术结合了微流控回路,并有可能在超过1GHz的频率下用于筛选微粒和生物细胞。(何寒梅)
Tank Circuit for Ultrafast Single-Particle Detection in Micropores
A. Bhat, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 078102 (2018)
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.078102
[文字编辑:谢晓芝]
来源:京师物理

编辑:loulou
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