普通物理：統計與量子物理
責編：任捷；導讀：王子
利用三體損耗冷卻玻色氣體
本文作者證實並報導了通過三體損耗實現的玻色氣體冷卻。他們研究了被束縛在簡諧勢內且處於準凝聚體範圍的一維玻色氣體，發現當其原子數目減小時，它的溫度在三體損耗的作用下降低，且前後溫度之比高達4。該降溫過程中，kBT/(mc2)保持在0.64附近。其中m是原子質量，c是勢阱中心處的聲速。實驗測得的各組數據中，勢阱中心的無量綱一維相互作用參數值γ跨越了兩個數量級。作者對處在準凝聚體範圍的均勻一維氣體進行了理論分析，提出以下預言：kBT/(mc2)在三體損耗的作用下會收斂於0.6。進一步複雜的理論考慮到縱向簡諧束縛與橫向效應，它所做出的預言與實驗數據相符，且誤差不超過30%。
Cooling a Bose Gas by Three-Body Losses
M. Schemmer and I. Bouchoule
Phys. Rev. Lett. 121, 200401 (2018)
費米高斯信道的可降解性
作者研究了費米高斯信道的可降解性（degradability）。費米量子信道在使用費米子進行的量子信息處理中是一個關鍵的基本構件。而高斯信道與新興的電子量子光學以及它在量子信息中的應用關係密切。由於可降解信道具有可表徵其量子容量的簡單公式，人們對它尤其感興趣。本文作者推導得到了費米高斯信道的一個簡單標準形式。這使得人們可以完全表徵所有的可降解n-模式費米高斯信道。特別地。作者證明，唯一存在的可降解的上述信道對應著量子比特的衰減/振幅阻尼信道。
Degradability of Fermionic Gaussian Channels
Eliška Greplová and Géza Giedke
Phys. Rev. Lett. 121, 200501 (2018)
基於時間反演Hong-Ou-Mandel
幹涉的偏振糾纏
糾纏源是量子技術中一個可能需要的資源。另外，提高糾纏產生率極限和糾纏品質是通往實際應用的必要前提。文中，作者展示了基於時間反演Hong-Ou-Mandel幹涉的偏振糾纏光子對的超亮光源。通過將四個光子對產生的可能性疊加在偏振分波器上，就可以將全同光子對分離到兩個空間模式中，而不需要滿足波長不可區分性或非共線發射角這些通常的要求。作者提出的糾纏源不需要主動的幹涉儀穩定化操作，就能實現高保真偏振糾纏和高的光子對產生率。這些特徵使得該糾纏源可能具有很多理想的潛在應用。這對於那些需要獲得不可區分光子的應用更是如此。
Polarization Entanglement by Time-Reversed Hong-Ou-Mandel Interference
Yuanyuan Chen, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 200502 (2018)
正定部分轉置態間的高維糾纏
真正的高維糾纏（比如具有高Schmidt數）可以克服低維系統的限制，從而組成量子通信中的有用資源。具有正定部分轉置（positive partial transpose,PPT）的態一般被認為處於弱糾纏，不能被蒸餾為純糾纏態。這自然提出了一個問題：高Schmidt數對於PPT態來說是否可能？儘管體積估計不能給出可能的斜率，但它說明，局域維度內的最優（線性）放縮是可能的。作者首次給出局域維度內以線性放縮的一類PPT態的顯式構造，他們證明隨機PPT態一般都具有這個特徵。上述構造可以證明近期Chen等人關於存在PPT態，使其Schmidt數在部分轉置中可任意增大的猜想。最後，作者將Schmidt數和量子態的糾纏子塊矩陣聯繫起來。作者使用這個聯繫證明了量子態只可能(1)在其最小兩個子系統部分轉置時保持不變，或者(2)絕對PPT不能具有最大Schmidt數。總而言之，本文中的發現給糾纏理論中的一些基本問題帶來了新的線索。
High-Dimensional Entanglementin States with Positive Partial Transposition
Marcus Huber, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 200503 (2018)
量子相變中形成的拓撲缺陷的
普適統計規律
若在有限時間內經歷量子相變，臨界慢化會使絕熱動力學不再適用，從而帶來拓撲缺陷。正如由Kibble-Zurek機理預測的，缺陷平均密度與淬火速率之間有著普適的冪律關係。作者分析了紐結的全計數統計，並報導了橫向場量子Ising模型中紐結數的精確分布。紐結統計結果由泊松二項分布描述。其中，各階累積量隨淬火速率以普適的冪律關係變化。當不存在有限尺寸效應時，分布趨近正態分布。這對於由Kibble-Zurek機理描述的系統來說是一個普遍的特徵。
Universal Statistics of Topological Defects Formed in a Quantum Phase Transition
Adolfo del Campo
Phys. Rev. Lett. 121, 200601 (2018)
相互作用費米子模型的糾纏哈密頓量
近期強關聯電子系統研究領域的數值進展使得計算相互作用的費米子系統的糾纏譜和糾纏熵成為可能。據證明，顯式地確定糾纏哈密頓量是一件困難得多的問題。現在僅有少數結果存在。作者引入一種研究技巧，由此可以通過輔助場量子蒙特卡羅模擬直接確定相互作用費米子模型的糾纏哈密頓量。作者將他們的方法分別應用在分為兩段的一維Hubbard鏈以及分為兩條鏈的Hubbard兩腿梯子模型上。最終，作者對兩個模型分別給出了其糾纏哈密頓量隨物理學溫度變化的函數關係。
Entanglement Hamiltonian of Interacting Fermionic Models
F. Toldin and F. Assaad
Phys. Rev. Lett. 121, 200602 (2018)
引力與天體物理
導讀：郭敏勇；責編：高思傑
圈理論拯救無邊界提議
圈量子宇宙學中離殼瞬子新的非平庸的性質表明動力學特徵變化自然地解決了最近在量子引力的半經典路徑積分中觀察到的問題。如果沒有解決，這些問題會毀掉任何包含宇宙平滑初始條件的理論。無邊界提議，作為這種理論的一個具體例子，可以被圈挽救，呈現出量子宇宙學不同方法帶來豐富成果的罕見情況。
Loops Rescue the No-Boundary Proposal
M. Bojowald and S. Brahma
Phys. Rev. Lett. 121, 201301 (2018)
輕子不對稱的宇宙QCD時代
作者研究了輕子不對稱如何影響QCD相圖中的宇宙軌跡。他們利用晶格QCD的磁化率，在理想的夸克氣體和理想的強子共振氣體之間做了內推，研究了早期宇宙QCD時代化學勢的演化。輕子不對稱性影響所有化學勢的演化。假設微小的輕子和重子不對稱，可以得到標準的宇宙軌跡。對於較大的輕子不對稱性，電荷化學勢在π子湮滅之前超過了重子化學勢。
Cosmic QCD Epoch at Nonvanishing Lepton Asymmetry
Mandy M. Wygas, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 201302 (2018)
宇宙學相變中
引力波背景的原初各向異性
早期宇宙中的相變可以很容易地創建一個可觀察的隨機引力波背景。作者證明這樣的背景必然包含類似於光子的宇宙微波背景（CMB）各向異性，並且這些也可能在所計劃的引力波探測器探測的範圍內。引力波各向異性的相關性及其與CMB的交叉相關可以為原初波動的潛在機制提供新的見解，如多場暴脹，以及揭示早期時代粒子物理學中非標準「隱藏區域」的存在。
Primordial Anisotropies in the Gravitational Wave Background from Cosmological Phase Transitions
Michael Geller, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 201303 (2018)
基本粒子與場論
責編：晁偉、劉曉輝
基於梯度流的近共形系統
算子的非微擾重整化
本文作者提出了一種基於梯度流的連續實空間重整化群變換，允許對重整化群進行數值研究，而無需費力的集合匹配。作者將該技術應用於SU(3)規範理論的初步研究中，並在基本表示中使用Nf=12費米子，發現質量反常量綱為γm=0.23(6)，這與微擾和格點的估計一致。作者在該理論中還展示了核子反常量綱的第一個格點計算結果，發現γN=0.05(5)。
Nonperturbative Renormalization of Operators in Near-Conformal Systems Using Gradient Flows
A. Carosso, A. Hasenfratz, E. Neil
Phys. Rev. Lett. 121, 201601 (2018)
非關聯量子力學中的小磁荷和磁單極子
在非關聯量子力學中，可能存在連續磁荷小於狄拉克量子化條件所預言的最小值的弱磁單極子。如果氫原子中的弱磁性質子僅僅輕微地擾動標準能譜，則磁荷可能無法被檢測到。檢驗這一假設需要全新的方法來計算非關聯量子力學中的能譜。本文介紹了這些方法，並且評估了基本粒子磁荷的上限。
Small Magnetic Charges and Monopoles in Nonassociative Quantum Mechanics
Martin Bojowald, et al.,
Phys. Rev. Lett. 121, 201602 (2018)
RENO實驗中反應堆
反中微子振蕩振幅和頻率的測量
RENO實驗根據其收集的約2200天的數據報告了θ13和 |Δmee2| 的更精確的測量結果。通過比較從兩個相同的近點和遠點探測器獲得的信號譜來測量反應堆反電子中微子的振幅和頻率。在2011年8月至2018年2月期間，遠（近）點探測器觀測到103212 (850666)個候選事件，背景分數為4.8%（2.0%）。在測量的反電子中微子的數量缺失中觀察到明顯的能量和基線長度的依賴性消失。基於測量到的遠近譜的比值，得到sin22θ13=0.0896±0.0048(stat)±0.0047(syst)和 |Δmee2|=[2.68±0.12(stat)±0.07(syst)]×10−3eV2。
Measurement of Reactor Antineutrino Oscillation Amplitude and Frequency at RENO
G. Bak et al. (RENO Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 121, 201801 (2018)
Λb→Λc半輕衰變的新預言
和重夸克對稱性檢驗
重誇有效理論根據一小組參數對Λb→Λc的半輕衰變進行模型無關的預言。在ΛQCD/mc,b 階沒有出現次領頭的Isgur-Wise函數，僅有兩個次次領頭函數出現在Λ2QCD/m2c階。這些特徵與許我們將形狀因子和衰變率的Λ2QCD/m2c階計算結果匹配到LHCb的數據和格點QCD的計算。作者得到了B(Λb→Λcτ¯ν)/B(Λb→Λcμ¯ν)的更精確的標準模型預言，並發現在ΛQCD/mc的展開行為良好，解決了一個長期存在的問題。本文的結果允許更精確和可靠的計算Λb→Λc?¯ν的衰變率，並且可以通過μ(或e)模式的更好數據來系統地改進和提升。
New Predictions for Λb→Λc Semileptonic Decays and Tests of Heavy Quark Symmetry
Florian U. Bernlochner, et al.,
Phys. Rev. Lett. 121, 202001 (2018)
從格點QCD精確預言粲-底強子
作者使用格點量子色動力學報告了包括至少一個粲夸克和一個底夸克的強子的基態質量。這些強子包括具有如下自旋(J)和宇稱(P)的介子(JP)：0-，1-，1+和0+以及自旋1/2和3/2的重子。在這些強子中只有基態0-在實驗上是已知的，因此本文的預測為在實驗上尋找其他具有這些夸克的強子態提供了重要信息
Precise Predictions of Charmed-Bottom Hadrons from Lattice QCD
N. Mathur, M. Padmanath, S. Mondal
Phys. Rev. Lett. 121, 202002 (2018)
真空極化函數確定| Vus |
本文作者提出並應用一種新的方法來確定| Vus |，新方法使用在歐幾裡得（類空）動量上有極點的權重函數的色散關係，其將τ輕子衰變的奇異強子分布與從格點量子色動力學中獲得的真空極化函數（HVP）關聯起來。作者展示了來自實驗數據具有大的誤差或者不存在的區域的譜積分貢獻被強烈抑制的例子，但仍然可以準確地確定相關格點HVP組合。所得到的| Vus |與K物理和CKM么正性的判定一致。本文還討論了該方法相對於傳統的味破壞求和規則方法在計算τ輕子強衰變時的優點。
Novel | Vus | Determination Using Inclusive Strange τ Decay and Lattice Hadronic Vacuum Polarization Functions
Peter Boyle, et al., (RBC and UKQCD Collaborations)
Phys. Rev. Lett. 121, 202003 (2018)
原子核物理
責編：耿立升
次次次領頭階冷夸克物質的壓強:
領頭階對數
在高重子化學勢μB處, QCD的狀態方程允許以QCD耦合(常數)αs進行弱耦合展開. 包含完整次次領頭階αs2的結果目前是已知的. 從這一階開始, 由於粒子在稠密物質中傳播, 計算變得非常複雜, 這使得人們必須對尺度αs1/2μB進行非微擾處理. Gorda等人利用硬熱圈方案獲取了這一尺度對弱耦合展開的貢獻, 並且確定了領頭階對數對次次次領頭階的貢獻: αs3ln2αs.該結果是40年來對無質量冷夸克物質狀態方程的首次改進. 領頭階對數項的貢獻非常小，從而增加了人們對弱耦合展開適用性的信心。(王亞坤)
Next-to-Next-to-Next-to-Leading Order Pressure of the Cold Quark Matter: Leading Logarithm
Tyler Gorda et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 202701 (2018)
極化氘核的極端相對論碰撞中的橢圓流
Bozek和Broniowski預測了極化氘核與重原子核碰撞中的橢圓流. 研究發現, 相對於垂直束流方向的氘核極化軸的初始火球的偏心率對最高多重性的碰撞具有很大的貢獻. 在Glauber框架下, 他們得到了約7%的自旋投影為0的氘核態以及約-3%的自旋投影為±1的氘核態.他們建議測量橢圓流係數作為產生的帶電強子相對於固定極化軸方位分布的二階簡諧波係數。集體膨脹產生橢圓流係數的量級為1%, 而沒有極化和/或集體性的情況下橢圓流係數為零. 這樣一個鮮明的轉動對稱性破缺可以在當前相對論重離子實驗的實驗精度下得以測量.轉動對稱性破缺的效應對於理解小系統中的動力學特性具有重要意義, 因為其實驗驗證將證明形狀流變形機制的存在, 這是火球演化後期流體動力學膨脹或者二次散射的典型特徵. (王亞坤)
Elliptic Flow in Ultrarelativistic Collisions with Polarized Deuterons
Piotr Bozek and W. Broniowski
Phys. Rev. Lett. 121, 202301 (2018)
原子、分子與光學
導讀：宋新秀；責編：嚴運安
超冷鹼土原子中的非厄米Kondo效應
受最近的超冷鹼土（或類鹼土）原子的實驗所推動，文章研究了開放量子系統中的Kondo效應。由於非彈性碰撞和相關的原子損失，該系統由複數Kondo相互作用描述，成為Kondo問題的非厄米擴展。文中作者證明非厄米性會導致重整化群流的異常逆轉，使體系因非酉性違背g定理，從而產生非厄米性特有的量子相變。此外，文章使用廣義Bethe假設方法精確求解了非厄米Kondo 哈密頓量，得到了與重整化群流一致的臨界線。
Non-Hermitian Kondo Effect in Ultracold Alkaline-Earth Atoms
Masaya Nakagawa, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 203001 (2018)
丙酸中的電荷遷移：全量子動力學研究
分子的電離通常會生成幾種陽離子態，從而產生純電子動力學，表現為整個系統中空穴電荷的超快遷移。在新興的阿秒化學領域中，一個關鍵問題是這些純電子相干性是否能持續足夠長的時間，以便能夠通過超短雷射脈衝進行有效觀察和最終操作。本文作者報告了由丙炔酸分子的外層價電離引發的協同電子-核動力學的全維量子計算，結果表明，電荷將在碳三鍵和羰基氧之間振蕩超過10 fs，然後被核運動捕獲。這個時間足夠用來觀察和控制電荷移動。作者認為這種分子非常適合實驗研究。
Charge Migration in Propiolic Acid: A Full Quantum Dynamical Study
Victor Despré, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 203002 (2018)
強橢圓偏振雷射場中原子p±軌道的
變形：電離時間漂移和空間光電子分離
本文從理論上研究了強橢圓偏振（EP）雷射場驅動下原子p±軌道的變形及其在隧道電離中的作用。作者的研究表明，由EP場的正交分量引起的不同斯塔克效應會誘導束縛電子密度的子循環重排，使得初始p+和p-軌道變形並且相對於EP的偏振橢圓沿著明顯傾斜的角度極化。因此，瞬時隧穿速率發生變化，以致於對於幾個周期的EP雷射脈衝，最初與電場反向旋轉（同向旋轉）的束縛電子很可能在電場峰值之前（之後）被釋放。文章證明，藉助順序脈衝裝置，我們可以利用這種效應在空間中分離從p +和p-軌道脫離的光電子，為雷射-物質相互作用中的自旋分辨光電發射的穩健控制鋪平道路。
Deformation of Atomic p± Orbitals in Strong Elliptically Polarized Laser Fields: Ionization Time Drifts and Spatial Photoelectron Separation
Kunlong Liu, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 203201 (2018)
氫原子電子和正電子碰撞
電離的近閾值截面
利用經典論證Wannier [Phys. Rev. 90, 817 (1953)] 提出了中性原子的電子碰撞電離截面表現為E1.127，其中E是超過閾值的過剩能量。使用類似的論點，Klar [J.Phys. B14, 4165 (1981)] 獲得了E2.65並將其作為正電子碰撞的相應閾值定律。最近，Babij等人 [Phys. Rev.Lett. 120, 113401 (2018)] 測量的近閾值正電子碰撞解離行為與電子碰撞分裂的預期類似。本文利用原子氫靶的收斂密耦方法檢查了近閾值能量的電子和正電子碰撞截面。與實驗結果相反，計算得到的橫截面對於兩種彈體表現不同，但與前述的閾值定律一致，儘管這些問題完全具有量子性質。對於電子碰撞，閾值行為成立，而總電子自旋不對稱性保持不變，而對於正電子散射，閾值定律適用於解離行為，而電離截面的正電子素形成成分則保持不變。
Near-Threshold Cross Sections for Electron and Positron Impact Ionization of Atomic Hydrogen
I. Bray, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 203401 (2018)
腔磁力系統中的磁子-光子-聲子糾纏
本文展示了如何在由磁子、腔微波光子和聲子組成的諧振腔磁力機械系統中產生三方糾纏。磁振子通過宏觀亞鐵磁體中的大量自旋的集體運動來體現，並且由電磁場直接驅動。腔光子和磁子通過磁偶極相互作用耦合，而磁子和聲子則是通過磁致伸縮（輻射類壓力）相互作用耦合。文章展示了實現磁子、腔光子和聲子彼此糾纏的最佳參數區間，並且進一步證明系統的穩態是真正的三方糾纏態。這種糾纏對溫度表現出魯棒性。本文研究結果表明腔體磁機械系統可以為研究宏觀量子現象提供了良好的平臺。
Magnon-Photon-Phonon Entanglement in Cavity Magnomechanics
Jie Li, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 203601 (2018)
利用手性交叉克爾非線性的
無腔光學隔離器和循環器
光學非線性已被廣泛用於生產光學隔離器的嘗試中。然而，由於動態互易性，這很難實現。在這裡，作者展示了在室溫下使用原子的手性交叉克爾非線性來實現光學隔離，避免動態互易性。文中手性交叉克爾非線性是由N型原子的熱運動引入的，由此產生的交叉相移和弱探針場的吸收都取決於其傳播方向。作者提出的光學隔離器可以實現超過30 dB的隔離率，且損耗小於1 dB。通過在Mach-Zehnder幹涉儀中插入這種原子介質，作者進一步提出了一種四埠光循環器，其保真度大於0.9，平均插入損耗小於1.6dB。利用嵌入在晶片上波導中的原子蒸汽，本文的方法可以在探測場的單光子級別上提供晶片兼容的光學隔離。
Cavity-Free Optical Isolators and Circulators Using a Chiral Cross-Kerr Nonlinearity
Keyu Xia, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 203602 (2018)
非線性動力學和流體力學
責編：蘭嶽恆
大氣雲中精細尺度液滴聚集：
機載數字全息的三維徑向分布函數
雨滴在湍流雲中的聚集程度很大程度上仍然無法量化，但可能與降水形成和輻射轉移有關。為此，由機載全息儀器收集的數據可用於探索均勻層狀邊界雲中水滴位置的三維空間統計。三維徑向分布函數g(r)揭示了液滴聚集的明確證據。作者觀察到三個關鍵的理論預測：正相關的存在，湍流耗散區間中相關性起始，以及隨著r的減小g(r)單調增加。這意味著當前的理論抓住了聚集過程的基本要素，即使在大氣典型大雷諾數情況下。（蔡若冰）
Fine-Scale Droplet Clustering in Atmospheric Clouds: 3D Radial Distribution Function from Airborne Digital Holography
Michael L. Larsen, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 204501 (2018)
生物表面活性劑
使細菌負載水界面上受汙染氣泡變薄
在爆裂之前，氣泡存在於水面，釋放出可能含有與疾病和汙染相關的化學物質和病原體的液滴。Poulain等人發現細菌分泌物可以延長氣泡的壽命，揭示並闡明了這種汙染氣泡兩種不同的減薄方案。最初，邊際再生控制著它們的減薄率，類似於清潔水泡。然而，由於它們的壽命延長，最終蒸發控制了它們的變薄，因此在爆裂時顯著降低了它們的厚度。我們推導並實驗驗證了兩種方案之間發生轉變的臨界時間尺度表達式。減薄規律的變化使得汙染氣泡產生的液滴比清潔氣泡產生的液滴更小，更快，更多。我們的研究結果表明，微生物可以控制表面氣泡的物理老化過程，以增強自身從水至空氣擴散能力。（蔡若冰）
Biosurfactants Change the Thinning of Contaminated Bubbles at Bacteria-Laden Water Interfaces
S. Poulain, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 204502 (2018)
超越Bode-Fano界限：使用傳輸線參數的
時間切換實現短脈衝的寬帶阻抗匹配
阻抗匹配是波動工程中最重要的實踐之一，因為它能最大限度地實現從信號源到波動負載的功率傳輸。不幸的是，它受到Bode-Fano準則的限制，該準則規定，對於任何無源、線性和時不變匹配網絡，匹配帶寬和效率之間存在嚴格的平衡，這意味著對各種電磁和聲波系統的嚴格限制。在此，我們提出了一種匹配範式，通過使用超材料傳輸線參數的時域切換來克服這個問題，從而廢除了Bode-Fano準則中的時不變假設。使用這種方案我們從理論上證明，在負載和發電機阻抗之間具有極端不匹配的挑戰性的情況下，對於短時脈衝，可以實現超出Bode-Fano極限的有效寬帶匹配，即使在具有顯著負載分散的情況下，例如，小天線匹配、隱身、以及超寬帶通信、高解析度成像等應用中。（蔡若冰）
Beyond the Bode-Fano Bound: Wideband Impedance Matching for Short Pulses Using Temporal Switching of Transmission-Line Parameters
Amir Shlivinski, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 204301 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.204301
凝聚態物理：結構
責編：馬天星
理想玻璃態不是純振動：
隨機釘扎玻璃的觀察
Ozawa等人使用計算機模擬研究了玻璃模型的熱力學和動力學特性。這種玻璃模型由於隨機釘扎顆粒的存在而經歷了理想玻璃化轉變。作者發現即使在平衡玻璃態的深處，系統也會因為局部激發的存在而在一定程度上鬆弛，此激發允許系統獲得不同的固有結構，從而對熵產生非平庸貢獻。通過高精度地計算熵的振動部分，作者表明在平衡玻璃態下，熱力學和動力學給出了相干圖像，並且不應將玻璃視為粒子僅遭受振動運動的無序固體，而是作為具有高非線性內部動力學的系統。（黃通昀）
Ideal Glass States Are Not Purely Vibrational: Insight from Randomly Pinned Glasses
Misaki Ozawa, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 205501 (2018)
撓曲電效應的壓電模擬
數量級大於理論預測的「巨型」撓曲電效應已經頻繁地被觀察到，但它的起源仍受到密切關注。有越來越多的證據表明，巨類撓曲電效應與寄生壓電有關，但目前尚不清楚壓電（應變產生的極化）如何在典型的彎梁實驗中成功地模仿撓曲電（由應變梯度產生的極化）；因為在彎梁中，網應變為零。此外，壓電性在空間反演下改變符號，巨撓曲電卻對空間反演不敏感，這似乎與壓電起源理論相矛盾。本文中Abdollahi等人表明，如果壓電材料的壓電係數在樣品上不對稱分布，它將產生非零彎曲誘導的極化，即使通過反轉樣品也不可能與真正的撓曲電區分開。由壓電引起的有效撓曲電係數在功能上與固有撓曲電相同，並且通常大於固有撓曲電：作者的計算表明，對於標準鈣鈦礦鐵電體，即使是微小的壓電梯度（壓電係數在1 mm內變化1％）也足以產生巨大的有效撓曲電係數，1μC/m，比內在期望值大三個數量級。（黃通昀）
Piezoelectric Mimicry of Flexoelectricity
A. Abdollahi, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 205502 (2018)
離散位錯帶與多變量馬氏體
微結構耦合演化的無標度建模
Levitas等人建立了離散位錯帶和多變量馬氏體組織耦合演化的無標度模型。與以往僅適用於納米級樣品的相場模型不同，該模型允許處理任意尺寸的樣品中位錯塞積演化、孿晶尖端和剪切帶處的馬氏體的成核和演化過程。該模型用於多晶試樣在壓縮和剪切作用下的塑性應變誘導相變（PTs）的有限元模擬。這一模型的提出，解釋了由塑性剪切引起的PT壓力如何實現降低一到兩個數量級，證明了不完全轉變穩態的存在，以及找到了用於應變誘導合成高壓相的最佳剪切應變強度。（張陸峰）
Scale-Free Modeling of Coupled Evolution of Discrete Dislocation Bands and Multivariant Martensitic Microstructure
V. Levitas, S. Esfahani, I. Ghamarian
Phys. Rev. Lett.121, 205701 (2018)
冰上芳香分子的電子誘導解離的微觀觀察
作者使用掃描隧道顯微鏡、光電子能譜和從頭算方法研究了吸附在冰上的滷化苯分子的電子誘導解離。滷代苯的解離是由附著在滷代苯的π*軌道上的過剩電子觸發的，它們從π*軌道轉移到σ*軌道。σ*軌道提供了一個解離的潛在表面。在冰上的吸附足以降低軌道之間轉移的能壘，這可以促進溴-和氯-的解離，而不是低溫下氟苯的解離。本文研究結果揭示了環境上重要的冰粒子對滷代芳香分子反應性的影響。（王婧瑤）
Microscopic Insight into Electron-Induced Dissociation of Aromatic Molecules on Ice
Philipp Auburger, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 206001 (2018)
疏水面可增強水中靜電相互作用
具有較大的介電常數是液態水的特性之一，這表明帶電物質之間的靜電相互作用在水中會大大減弱。作者通過分子動力學模擬，發現了在疏水面附近水的介電常數的減小。進一步的研究表明，介電常數的減小是由於水密度的降低和垂直於表面方向的水偶極關聯強度的衰減所致。該工作說明，水的靜電相互作用實際上在疏水表面附近是增強的。（張陸峰）
Hydrophobic Surface Enhances Electrostatic Interaction in Water
Takato Sato, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 206002 (2018)
銳鈦礦型TiO2(001)-(1×4)上的
水解離和羥基有序化
Beinik等人應用掃描隧道顯微鏡、X射線光電子能譜和密度泛函理論研究了水與銳鈦礦TiO2（001）表面的相互作用。水分子分解吸附在（1×4）重建表面的脊上，因此產生了羥基對的（3×4）周期結構。他們在120 K觀察到這個過程，產生的羥基通過重組到水中從表面解吸，這個過程發生在300K以下。Beinik等人的計算揭示了水解離機制並且發現了對覆蓋範圍的非常明顯的依賴性。這種強烈的覆蓋依賴性可以通過銳鈦礦TiO2（001）-（1×4）的水誘導重建來解釋。這裡觀察到的銳鈦礦TiO2（001）表面對水的高內在反應性與在二氧化鈦的其他表面上看到的有本質上的不同，這或許可以解釋其在多相催化和光催化中的高催化活性。（王婧瑤）
Water Dissociation and Hydroxyl Ordering on Anatase TiO2(001)−(1×4)
Igor Beinik, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 206003 (2018)
凝聚態物理：電子性質
責編：袁喆、馬鋒傑、沈卡
非中心對稱BiPd中雙晶界附近
一維表面態的運動穩定性
和高維度的電子態相比，被限制在一維系統中的電子態可以表現出許多高維度電子態所沒有的特性，比如：非費米液體行為、Luttinger液體的形成、Majorana束縛態的形成等。所以，尋找到受拓撲保護的一維電子態是十分有必要的。本文中，作者利用低溫掃描隧道顯微鏡，在非中心對稱材料BiPd表面雙晶界處演示了一維電子態的形成。作者表明這些雙晶界屬於拓撲缺陷，它們分隔了晶體b軸反平行方向的區域。通過調節二維表面態在雙晶界上的有效質量的變化，可以在該體系中形成一維電子態。該工作為設計具有強自旋軌道耦合的一維電子態提供了新途徑。（劉錢）
Kinetic Stabilization of 1D Surface States near Twin Boundaries in Noncentrosymmetric BiPd
C. M. Yim et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 206401 (2018)
CuTe中準一維電荷密度波的
角分辨光電子能譜證據
Zhang等人報導了通過角分辨光電子能譜研究的具有高電荷密度波(CDW)轉變溫度Tc = 335K的CuTe的電子結構。在由Te px軌道形成的準一維能帶中觀察到最大值為190meV的各向異性電荷密度波能隙。這個電荷密度波能隙可以通過原位鉀沉積摻雜電子或增加溫度得到填充。結合實驗結果與計算的電子散射磁化率和聲子譜，他們認為費米面嵌套和電子-聲子耦合在CDW的出現中都起著重要作用。（方子明）
Evidence for a Quasi-One-Dimensional Charge Density Wave in CuTe by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Kenan Zhang et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 206402 (2018)
準周期系統中多體局域化躍遷的普適性質
在具有相互作用的量子多體系統中，人們已經提出存在多體局域化效應(MBL)，但對隨機和準周期系統中MBL躍遷的形成機制仍然還不太清晰。目前普遍認為是體系中的隨機無序或準周期勢誘導了MBL躍遷的形成。本文中，作者通過實空間重整化群的方法，計算一維準周期系統和隨機系統中的MBL躍遷效應。結果表明，一維準周期系統中MBL躍遷的臨界指數為2.4。進一步分析表明，該指數不僅和準周期系統中的Harris-Luck束縛態有關，也和隨機系統中的Harris-Chayes-Chayes-Fisher-Spencer束縛態有關，從而說明一維準周期系統中的MBL躍遷和弱淬火無序無關。（劉錢）
Universal Properties of Many-Body Localization Transitions in Quasiperiodic Systems
S. X. Zhang and H. Yao
Phys. Rev. Lett. 121, 206601 (2018)
納米線量子點中Kondo共振的熱電特性
Svilans等人通過實驗驗證了迄今為止未經測試的關於Kondo關聯量子點(QD)的熱電特性的理論預測。實驗中的量子點是在納米線中外延生長的，並使用了最近研發的用於控制和測量納米級溫差的方法。這使得可以在Kondo溫度之下和之上獲得非常高質量的數據，並且允許與理論預測進行定量比較。特別地，他們驗證了Kondo關聯性可以引起熱電流的極性變化，這可以通過升高溫度或通過施加磁場來逆轉。（方子明）
Thermoelectric Characterization of the Kondo Resonance in Nanowire Quantum Dots
Artis Svilans et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 206801 (2018)
與共振雜質能級相關的非相干載流子及其
對反常超導體Pb1-xTlxTe中超導性的影響
Pb1-xTlxTe因具有較高的超導臨界溫度而一直受到廣泛關注。近期，有實驗表明，摻雜可使得該類材料的價帶中存在淺雜質能級，從而影響其超導性。基於此，本文作者結合磁輸運測量技術和密度泛函理論計算，研究反常超導體Pb1-xTlxTe中費米面隨著體系中摻鉈的變化。結果表明，當鉈濃度超過臨界值時，費米能與Pb1-xTlxTe中的共振雜質態能級重合。同時，作者表明此時費米能上不存在附加價帶的可能性。進一步地，通過與非超導Pb1-xNaxTe的比較，作者表明這些雜質態在費米能量上的存在有利於提供增強的配對相互作用，從而誘導該類材料中反常高溫超導性的實現。（劉錢）
Evidence of Incoherent Carriers Associated with Resonant Impurity Levelsand Their Influence on Superconductivity in the Anomalous Superconductor Pb1−xTlxTe
P. G. Gallo et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 207001 (2018)
負熱磁阻率作為
外爾超導體中手性反常的標誌
Kobayashi等人提出外爾超導體的手性反常在由序參數渦旋結構或者晶格拉伸產生的手性磁場的誘導下會表現出負的熱磁阻率。這個工作結合了基於貝利曲率的論證和包含非均勻結構引起的量子修正的準經典理論。作者發現手性反常對熱導率的貢獻表現出獨特的溫度依賴性，這可以看作是手性反常的標誌性特徵。（李松）
Negative Thermal Magnetoresistivity as a Signature of a Chiral Anomaly in Weyl Superconductors
Takuro Kobayashi et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 207002 (2018)
FeSe衍生超導體中的分立超導相
非常規超導體有一個一般性特徵: 在相圖中存在一個超導圓頂。本文中Ying等人發現通過固體離子澆注技術嵌入Li離子和Na離子連續調節載流子濃度可以在最簡單的鐵基超導體FeSe薄片中產生一系列分立的超導相。當用S離子替換20%的Se離子時，這些分立的超導相基本不受影響，然而當用Cu離子替換2%的Fe離子時，這些分立的超導相受到明顯破壞。這意味著保持鐵離子格點的完整性對這些分立超導相的產生非常重要。作者還給出了FeSe衍生物與其他非常規超導體不一樣的超導相圖。（李松）
Discrete Superconducting Phases in FeSe-Derived Superconductors
T. P. Ying et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 207003 (2018)
強約束賦范密度泛函
在過渡金屬磁性中的適用性
[編輯推薦語]：作為計算材料性質的重要技術，強約束賦范密度泛函在處理磁性性質時的不足。
近期發展的自洽的、恰當賦范超廣義梯度近似能夠在很多材料中得到高度精準的結果，然而，Fu和Singh在這個工作中發現這種方法不能描述鋼材中鐵相的穩定性和其他重要性質。這是由於該方法高估了鐵的磁性和磁能，在其他的過渡金屬材料中，作者也發現了類似的現象。（李松）
Applicability of the Strongly Constrained and Appropriately Normed Density Functional to Transition-Metal Magnetism
Yuhao Fu and David J. Singh
Phys. Rev. Lett. 121, 207201（2018）
由反鐵磁磁振子介導的層間耦合
共線反鐵磁體(AF)可以產生兩個帶有相反自旋極化的簡併磁振子激發，也因此磁子可以在一系列自旋相關現象中充當類似電子的功能。在絕緣鐵磁體 (F)/AF/ F三層中，Cheng等人通過計算共線反鐵磁體中的磁振子熱能作為 絕緣鐵磁體取向的函數來探索磁振子介導的層間耦合。該效果表現為層間交換相互作用和垂直磁各向異性; 它們都依賴於溫度和共線反鐵磁體厚度。特別是，交換相互作用在低溫下變成反鐵磁性，在高溫下變成鐵磁性，且對於納米級分離其大小可以達到10-100μV ，這在實驗上可以得到驗證。（方子明）
Interlayer Couplings Mediated by Antiferromagnetic Magnons
Ran Cheng, Di Xiao, Jian-Gang Zhu
Phys. Rev. Lett. 121, 207202 (2018)
石墨烯中電子軌跡相干操控
[編輯推薦語]：正交極化雷射脈衝產生可控的變化電流，其方向可以在一個飛秒以內反轉。
Heide等人研究了石墨烯中的電子在兩個正交極化的、只有幾個周期的雷射脈衝構成的電場波形影響下的相干動力學。此前，作者已經證明了線性極化的驅動脈衝能夠結合電子的帶內運動和帶間躍遷，引起亞光周期的Landau-Zener量子路徑幹涉[Higuchi et al., Nature 550, 224 (2017)]。在這個工作中，作者進一步引入一個與原驅動脈衝極化相正交的控制雷射脈衝，觀測由此引起的電子動力學行為。兩束脈衝間的相對延遲作為可調參數控制電子在石墨烯二維倒空間中運動軌跡。這是由於電子在倒空間中軌跡依賴於由於延遲造成的相對相位，比如說軌跡在一定條件下可以發生變形從而抑制驅動雷射脈衝引起的量子路徑幹涉。有趣的是，這種基於強場的二維導體中複雜物質波的操控是由高重複率雷射振蕩器驅動的，這意味著不需要複雜而昂貴的放大雷射系統。（李松）
Coherent Electron Trajectory Control in Graphene
Christian Heide et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 207401 (2018)
超導Kondo問題的費米液體方法
Zazunov等提出了一種用於超導Kondo問題的費米液體方法，適用於Kondo溫度比超導能隙大的情況。為了說明這個理論，他們研究了兩個s波超導體間Anderson雜質的電流相位關係和Andreev能級譜。在粒子–空穴對稱的Kondo極限中，他們發現了4π周期性的Andreev譜。這個4π周期性在小電壓偏置下仍然存在，但會導致Andreev能級的不對稱扭曲。後者將這個4π效應與拓撲Majorana結中的效應區分開來。（方子明）
Fermi-Liquid Approach for Superconducting Kondo Problems
Alex Zazunov, S. Plugge, R. Egger
Phys. Rev. Lett. 121, 207701 (2018)
軟物質與交叉科學
導讀：巫浩；責編：塗展春
聚合物-納米粒子複合材料中
隨納米粒子尺寸減小而減小的界面效應
Emamy等人使用分子模擬研究在固定填料加載下的模型聚合物納米複合材料，發現界面聚合物動力學受納米粒子（NP）尺寸減小的影響較小。然而，對於極小的NP，玻璃化轉變溫度Tg變化明顯。這種明顯矛盾的原因是平均NP間距隨粒徑減小而減小。因此，對於足夠小的NP，所有聚合物都相當於是在界面上的，即使界面效應較小，這也會導致相對大的Tg變化。對於較大的NP，界面弛豫明顯慢於基質，以獲得有利的NP-聚合物相互作用。少數「束縛」聚合物與聚合物基質動態分離，而且作者發現，相對於大NP的體聚合物，Tg僅發生微小變化。作者利用這些結果來整理和分析大量相關的實驗數據，並提出了對NP之間的面對面距離與聚合物鏈的迴轉半徑之比的表觀普適依賴關係。
Diminishing Interfacial Effects with Decreasing Nanoparticle Size in Polymer-Nanoparticle Composites
Hamed Emamy, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 207801 (2018)
混合溶劑中聚合物線圈
在接近臨界點時的異常構型轉變
Zheng等人發現，在退混合臨界溫度附近，二元溶劑（硝基乙烷+異辛烷）中聚合物線圈（Coils）的異常行為。溶劑組分之間極其接近的折射率導致臨界乳光相對較弱，因此使得作者能夠同時觀察聚合物線圈的布朗運動和臨界漲落髮散的關聯長度。聚合物線圈在接近臨界溫度時經歷坍塌－再溶脹－擴張－再收縮的轉變。雖然第一階段（坍塌）可以用Brochard和de Gennes的理論來解釋，但隨後的擴張－再收縮轉變是一種迄今為止尚未觀察到的新現象。作者相信這種效應具有一般性，並將其歸因於聚合物線圈內溶劑的微相分離。
Unusual Transformation of Polymer Coils in a Mixed Solvent Close to the Critical Point
Xiong Zheng, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 207802 (2018)
微重力條件下碰撞誘導的
顆粒團簇中的能量轉移和耗散
Katsuragi 等人通過微重力實驗研究了沒有任何約束壁的情況下碰撞誘導的顆粒靶中的能量轉移和耗散。在實驗室落塔中，固體拋射物以低碰撞速度（0.045≤vp≤1.6ms-1）撞擊顆粒靶。作者使用軟顆粒（多孔灰塵附聚物）或硬顆粒（玻璃珠）所組成的顆粒團簇作為靶。顆粒靶團簇的擴展由高速攝像機記錄。利用實驗數據，作者發現：（1）簡單的能量標度可以解釋兩種顆粒靶中的能量轉移；（2）碰撞動能從撞擊點各向同性地轉移到靶上；（3）轉移的動能是拋射物初始動能的2％-7％。能量轉移的耗散—擴散模型可以定量地解釋這些行為。
Impact-Induced Energy Transfer and Dissipation in Granular Clusters under Microgravity Conditions
Hiroaki Katsuragi, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 208001 (2018)
鏈長在二嵌段共聚物的Frank-Kasper相
形成過程中所扮演的角色
具有聚合物嵌段不變聚合度?b≈800的聚（苯乙烯）-b-聚（1,4-丁二烯）二嵌段共聚物的相行為表明沒有出現Frank-Kasper相，這與具有相同構象非對稱的低摩爾質量（?b<100）二嵌段共聚物的相行為相反。Lewis三世等人識別出一個普適的自濃度（指高分子自身的體積和其線團所佔據的體積比）過渡參數?x≈400，其與聚合物熔體中的糾纏動力學的過渡直接相關。當?b>?x時其相行為滿足平均場近似，而複雜的低對稱相的形成需要由漲落和空間填充約束所解釋，這種相在?b<?x時佔主導地位。
Role of Chain Length in the Formation of Frank-Kasper Phases in Diblock Copolymers
Ronald M. Lewis, III, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 208002 (2018)
動態固體表面張力導致液滴釘扎和去釘扎
液滴在固體上的接觸線施加納米級的急劇變化的表面牽引力。這為研究軟聚合物網絡的高度局域化和動態表面形變提供了前所未有的工具。在這種情況下，一個突出問題是在臨界速度以上觀察到的粘滑不穩定性，在此區間接觸線周期性地從其自身的浸潤脊上去釘扎。固體形變的時間分辨測量具有挑戰性，動態去釘扎的機制也尚不清楚。這裡van Gorcum等人提出對PDMS凝膠上的水擴散形成的動態浸潤脊進行直接可視化。作者意外發現浸潤脊的開口角度隨著速度的增加而增加，這一現象不能由體流變學解釋，卻與固體表面張力的動態增加相關。由此作者得出了去釘扎判據，並通過實驗進行了確認。他們的研究結果揭示了粘滑過程與新發現的動態表面效應之間的深刻聯繫。
Dynamic Solid Surface Tension Causes Droplet Pinning and Depinning
M. van Gorcum, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 208003 (2018)
最優降噪網絡
自然和人工網絡（從大腦皮層到大規模電網）面對將有噪輸入轉換為穩定信號的挑戰。輸入漲落通常表現出複雜但統計上可再現的關聯，這些關聯反映了潛在的內部或環境過程，例如突觸噪聲或大氣湍流。這提出了與實際和生物物理密切相關的問題：能否以及如何將噪聲過濾直接植根到網絡架構中？在成本約束下，Ronellenfitsch等人利用通用相位振蕩器陣列從解析和數值上探討了降噪網絡的設計、效率和拓撲。具體而言，作者發現當輸入漲落在空間或時間上關聯更密切時，最佳網絡架構變得更稀疏且組織得更富於層次化，類似於植物或動物中的脈絡系統。更廣泛地說，本文的研究成果為設計更加穩定和高效的電網和傳感器網絡提供了具體的指導原則。
Optimal Noise-Canceling Networks
Henrik Ronellenfitsch, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 208301 (2018)
特別聲明：本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要，並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站註明的「來源」，並自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜，請與我們接洽。