超導qutrit中拓撲麥克斯韋金屬帶
一個超導qutrit模擬從金屬奇異帶到平庸絕緣態的拓撲相變。
Tan 等人通過把動量空間的凝聚模型映射到超導電路的可調參數空間來實驗研究拓撲麥克斯韋金屬帶。作者獲得了這個奇異的能帶結構的圖像，它可以有效的被自旋為1的麥克斯韋方程所描述，被稱為麥克斯韋點的三重簡併點可以在麥克斯韋金屬帶中觀察到。同時，作者設計並觀察到一個從拓撲麥克斯韋金屬態到平庸絕緣態的拓撲相變，並且報導了第一個從實驗上測量大於一的陳數。（崔石峰）
Topological Maxwell Metal Bands in a Superconducting Qutrit
Xinsheng Tan, et al
Phys. Rev. Lett. 120, 130503 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.130503
CUORE的第一個結果：通過130Te
0nββ衰變尋找輕子數破缺
本項實驗展示了無中微子雙β衰變新的靈敏度水平，這個衰變過程如果存在將證明中微子是它們自己的反粒子。
CUORE實驗，一個噸級低溫輻射熱測量儀陣列，最近在義大利格蘭薩索國家實驗室開始運行。該陣列代表了這項技術的重大進步，在本工作中作者首次將其應用於高靈敏度地尋找輕子數破缺過程：130Te 中的無中微子雙 beta 衰變。通過檢查總量為86.3 kg yr的TeO2 的輻射（有效能量解析度為半高寬(7.7±0.5) keV，感興趣區域的本底為(0.015±0.002) counts/(keV kg yr)），他們沒有找到無中微子雙beta衰變的證據。考慮系統不確定性在內，他們給出的半衰期下限為T0n1/2 (130Te) >1.3 ×1025 yr (90% 的置信度)；該尋找的中值統計靈敏度為7.0 ×1024 yr。結合早期Cuoricino 和 CUORE-0 兩個實驗的結果，他們發現半衰期下限為T0n1/2 (130Te) >1.5 ×1025 yr (90% 的置信度)，這是目前對於無中微子雙 beta 衰變的最強限制。將這一結果解釋成有效 Majorana 中微子質量的限制，他們發現中微子質量上限為mββ<(110-520) meV，該範圍反映了其中用到的核矩陣元的估計。（王亞坤）
First Results from CUORE: A Search for Lepton Number Violation via 0νββ Decay of 130Te
A. Alduino et al. (CUORE Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 120, 132501 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.132501
利用 MAJORANA DEMONSTRATOR
尋找76Ge中的無中微子雙β衰變
本項實驗展示了無中微子雙β衰變新的靈敏度水平，這個衰變過程如果存在將證明中微子是它們自己的反粒子。
MAJORANA 合作目前正在運行高純Ge 探測器陣列用於尋找76Ge 中的無中微子雙b衰變。 MAJORANA DEMONSTRATOR由 44.1千克（含29.7千克濃縮76Ge）的Ge探測器組成，分成兩個模塊放在一個低本底防輻射層內，這些探測器分散在兩個由低本底防輻射層所包含的模塊之間，實驗裝置位於南達科塔州利德市的桑德福地下研究中心。文中作者列出了設備建造、試運行以及全面開始運行期間所提取數據的結果。他們獲得了關於Qββ前所未有的能量解析度（半高寬2.5keV）和極低的本底水平，並且在9.95 kg yr 富集Ge 暴露下，沒有得到了候選事件，這導致半衰期下限為1.9×1025 yr (90% 的置信度)。依賴於所採用的矩陣元，該結果將有效Majorana 中微子質量限制在 240-520meV 以下。在他們最低本底的實驗設置中，本底為4.0+3.1-2.5 計數/(FWHM t yr)。（王亞坤）
Search for Neutrinoless Double-β Decay in 76Ge with the MAJORANA DEMONSTRATOR
B. Aalseth et al. (MAJORANA Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 120, 132502 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.132502
GERDA第二階段實驗對76Ge
無中微子雙β衰變限制的改善
本項實驗展示了無中微子雙β衰變新的靈敏度水平，這個衰變過程如果存在將證明中微子是它們自己的反粒子。
在液氬中操作富含76Ge的裸Ge二極體，GERDA實驗尋找76Ge(76Ge→76Se+2e-)輕子數破缺的無中微子雙b衰變。與他們先前發布的實驗數據相比，寬能鍺（BEGe）探測器的暴露量提高了三倍。通過分析探測信號的時間信息，BEGe探測器具有出色的本底抑制特徵。在分析窗中，實現的本底水平為1.0+0.6-0.4×10-3 counts/ (keV kg yr)。如果歸一化到能量解析度，這是任何一個0nbb實驗從未達到的最低本底。他們沒有觀測到有效信號，並結合他們先前的數據，給出置信水平為90% 的新的半衰期下限8.0×1025 yr。假定沒有信號的情況下，中值靈敏度為5.8 ×1025 yr。（王亞坤）
Improved Limit on Neutrinoless Double- Decay of 76Ge from GERDA Phase II
M. Agostini et al. (GERDA Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 120, 132503 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.132503
利用單分子螢光成像展示單鋇離子
對無中微子雙β衰變測量的靈敏性
探測單個鋇離子的裝置有可能是探索中微子特性的下一步實驗的核心。
作者報導了標記136Xe雙Beta衰變中鋇子核的新方法。利用單分子螢光成像（SMFI）技術，展示了透明掃描表面處單個二價鋇離子（Ba++）的分辨。單步螢光漂白證實了單離子解釋。單個離子可以以超高分辨 被定位，並且在本底上可以以12.9s的統計顯著性被探測。這為基於SMFI 和高壓氙氣時間投影室，發展新的潛在無本底的無中微子雙Beta衰變技術奠定了基礎。（王亞坤）
Demonstration of Single-Barium-Ion Sensitivity for Neutrinoless Double-Beta Decay Using Single-Molecule Fluorescence Imaging
A. McDonald et al. (NEXT Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 120, 132504 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.132504
應用於高精度反氫實驗的超冷陰離子
陰離子La−被證明為第一個雷射冷卻負離子候選者。
利用反氫原子來研究物質-反物質對稱性和反物質重力的實驗需要超冷反氫原子達到終極精確度。比幾個開爾文還要更冷的有希望的反原子研究途徑涉及到通過雷射冷卻的陰離子對反質子進行預冷。由於價電子在以偏振和相關效應為主的陰離子中的弱結合，所以僅存在少數具有適當躍遷的候選系統。在這裡，作者匯報了實驗和理論研究的結合成果，以充分確定最有希望的候選原子陰離子La−的相關結合能，轉換率和分支比率。利用組合的橫向和共線雷射光譜，作者最後確定了雷射冷卻轉換的諧振頻率為ν=96.592713（91）太赫茲，其過渡率為A =4.90（50）×104s-1。另外，藉由全新的對於La−的高精度理論計算處理，作者計算出了還未進行實驗測量的能級，轉換率，分支比率和壽命，並以此來補充La−雷射冷卻周期的實驗信息。這一新數據確定了La−對於雷射冷卻的適用性，並表明了這一冷卻轉換明顯強於先前的理論研究。（宋新秀）
Ultracold Anions for High-Precision Antihydrogen Experiments
G. Cerchiari, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 133205 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.133205
衝擊壓縮熔融石英的原位X射線衍射
石英被快速壓縮到36GPa以上將從無定型材料轉變為四方晶體。
由於在材料科學和地球物理學中的廣泛應用，石英（SiO2）在衝擊壓縮下已被廣泛檢驗。晶態石英(quartz)和熔融石英都通過一個所謂的「混合相區域」轉變到一個稠密的，具有低壓縮性的高壓相。幾十年來，石英在這一相的性質一直是一個有爭議的話題。而在這一相下對於石英的結構也眾說紛紜，被提出的結構類型就包括晶態超石英，一種高壓結晶相，和另一種稠密的無定型相。作者利用平板衝擊壓縮實驗和脈衝同步加速器X射線衍射技術研究了衝擊壓縮到63GPa的熔融石英的結構。和最近雷射驅動的壓縮實驗相反，作者發現在壓縮到34GPa以下熔融石英是一個稠密的無定型結構。一旦壓縮到34GPa以上，熔融石英會轉變成一個無紋理的多晶超石英結構。作者的成果能夠解釋之前熔融石英衝擊壓縮行為模糊的特性並且和最近的分子動力學模擬結果一致。在壓縮超過幾百個納秒的尺度下超石英的晶粒尺寸估計處於5-30nm之間。(曹錦)
In situ X-Ray Diffraction of Shock-Compressed Fused Silica
Sally June Tracy, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 135702 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.135702
採用分束器實現自旋相干放大
無自旋軌道耦合的自旋電晶體操作使自旋電子學材料不再受強自旋軌道耦合要求的限制，擴大了自旋電子學材料的範圍。
自旋電晶體是操控電子自旋輸運的邏輯器件，實現這種器件需要自旋在一定長度下保持相干特性。本篇快訊中Yan等人報導了使用n型GaAs電容性分束器放大自旋的工作。實驗中，作者採用橫向電子聚焦測量獲得自旋極化的信息，發現由發射器注入的部分自旋極化流可以被精準操控，並且其自旋極化率可以被分束器放大到50%左右。作者還證明放大的自旋仍然是相干的。他們的結果表明自旋極化的放大可以在沒有自旋軌道耦合的材料中實現。(李松)
Coherent Spin Amplification Using a Beam Splitter
Cheng Yan et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 137701 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.137701
糾纏聚合物流體中的邊緣誘導剪切帶
糾纏聚合物流體液氣界面處的小擾動能產生深入流體內部的強剪切帶。
儘管經過了幾十年的研究，但高糾纏聚合物的溶液和熔體在受到外加穩定剪切時是否出現剪切帶依然存在爭議。從理論的角度來看，一個重要的懸而未決的問題是：剪切應力和剪切速率（均勻剪切態）的本構關係是否是單調的，或者，是否存在（能導致剪切帶的）負斜率區域。在實驗上通過測量流體內部流場的速度來解決這個問題會困擾於液氣自由表面的不穩定性、也就是所謂的「邊緣斷裂」。本文中Hemingway等人通過數值模擬表明，即使是非常弱的邊緣擾動——在實驗上很可能未被注意到的完全邊緣斷裂的前兆——也會引起深入到流體內部的、剪切帶形式的強次級流。重要的是，即使潛在本構曲線是單調遞增的，上述剪切帶現象依然存在，從而排除了該現象是和邊緣效應無關的真正體剪切帶的可能性。（楊成）
Edge-Induced Shear Banding in Entangled Polymeric Fluids
E. Hemingway and S. Fielding
Phys. Rev. Lett. 120, 138002 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.138002
基於模態分析的人腦
衝擊動力學的機制見解
數值研究表明，頭部的撞擊主要引起腦組織中的若干低頻振蕩，這一發現有助於運動頭盔的設計。
雖然腦震蕩是當今最大的健康挑戰之一，但我們對傷害原因的物理理解是極其有限的。在本文中，Laksari等人通過有限元模型模擬了足球和頭的撞擊，並提取出了大腦形變的最主要模態行為。他們展示了，大腦的形變在接近30Hz的低頻區域最敏感，並且還發現，對於絕大多數的次級腦衝擊，大腦形變的動力學由一個單一的全局模式所主導。他們還展示了，在大腦這個超粘彈性介質中存在局域模和多模態行為。此動力學現象導致了應變集中模式，特別是在深腦區，這與之前報導的腦震蕩病理是一致的。（楊成）
Mechanistic Insights into Human Brain Impact Dynamics through Modal Analysis
Kaveh Laksari, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 138101 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.138101
推導金融布朗運動的玻爾茲曼方程：
高頻交易者集體活動的直接觀察
利用個體金融交易者的活動數據，研究人員設計出了可以解釋宏觀市場趨勢的微觀金融模型
Kanazawa等人通過直接觀察外匯市場中高頻交易者的動力學，構建了金融布朗運動的一個微觀模型。他們進而從高頻交易者的微觀動力學出發，發展了對金融市場進行系統描述的一個類似於分子動力學理論的理論框架。他們通過追蹤全部個體的軌跡，首次提出了交易者趨勢跟隨行為的一個微觀經驗定律。該定律定量描述了高頻交易者的集體活動，但是傳統的訂單薄模型沒有給出這一定律。他們接著引入了相應的高頻交易者的微觀模型，並給出了和分子動力學理論類似的理論解：通過Bogoliubov-Born-Green-Kirkwood-Yvo級列方法，從微觀動力學推出類玻爾茲曼和類郎之萬方程。這是第一個被微觀動力學數據分析所驗證、並且和介觀及宏觀實證結果定量吻合的微觀模型。（杜光樂）
Derivation of the Boltzmann Equation for Financial Brownian Motion: Direct Observation of the Collective Motion of High-Frequency Traders
Kiyoshi Kanazawa, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 138301 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.138301
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