PRL導讀:2019年122卷07期

Acharya等人測量了能量√sNN= 5.02 TeV的p-Pb碰撞中，中快度(|h|<0.8)重味衰變電子和帶電粒子之間的角關聯。他們對0%-20%（高）和60%-100%（低）的多重性範圍內的事件進行了分析。通過從低多重性事件中減去高多重性分布來消除來自高多重性關聯分布中的噴注貢獻。他們發現，在消除噴注貢獻後，方位角調整仍然存在，與先前對輕味強子的兩粒子角關聯測量中的發現相似。調整結果的傅立葉分解發現高多重性事件中橫向動量1.5

 

Azimuthal Anisotropy of Heavy-Flavor Decay Electrons in p-Pb Collisions at √sNN =5.02 TeV

 

S. Acharya et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072301 (2019)

 

 

原子、分子與光學

 

導讀：宋新秀；責編：嚴運安

 

原子光發射中的太赫茲場致時移

 

量子力學Wigner時間和庫侖雷射的耦合會導致原子光發射的時間延遲，該延遲可以從雙光子躍遷幹涉實驗中的條紋或者重建阿秒脈衝而獲得。雖然前者在理論上和實驗上都進行了深入研究，但後者在實驗上的研究較少，大部分都只是進行了計算。在這裡，本文使用太赫茲（THz）條紋場（λ=152μm）測量了庫侖雷射耦合引起的氖在59.4 eV的光電離中的時間偏移。作者在漢堡（FLASH）的自由電子雷射器的太赫茲光束上採用反應顯微鏡，測量了2p光電子（~38eV）和低能量（<1eV）光電子發射之間高達70 fs的相對時間偏移。與庫侖雷射耦合的理論預測結果比較後發現兩者間一致性很好。

 

Terahertz-Field-Induced Time Shifts in Atomic Photoemission

 

Georg Schmid, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073001 (2019）

 

 

 

 

偶極支持的電子共振

 

介導電子誘導的醯胺鍵裂解

 

在高能輻射條件下，解離電子附著（DEA）對生物分子的輻射損傷起著關鍵作用。 DEA中的初始步驟通常發生在共振電子被捕獲到生物分子的一個亞穩價態後再將其分裂。本文的理論和實驗相結合的研究表明，在DEA過程中負責電子捕獲的多重態可以由核激發（振蕩）偶極支持的共振所支配。具體而言，作者對三種原型肽分子，甲醯胺，N-甲基甲醯胺（NMF）和N，N-二甲基甲醯胺（DMF）的氣相DEA開展了實驗和計算結果。與由帶正電的肽捕獲電子（醯胺鍵斷裂與N-Cα鍵斷裂相比是罕見的）的情況相比，在這三種分子中都觀察到了醯胺鍵的斷裂。由醯胺鍵裂解產生的離子的離子產率曲線，例如甲醯胺的NH-2，NMF的NHCH-3和DMF的N(CH3)-2，在5和8eV之間的區域都顯示出雙峰結構。這些峰值是歸因於Feshbach共振，包括基於高能級電子結構計算的在電子附著時填充的核激發的偶極子支持的共振。此外，較低能級峰則歸因於核激發共振，它與中性分子的三重態相關。後一過程強調了DEA過程中電子碰撞促進的光學的自旋禁阻躍遷的作用。

 

Dipole-Supported Electronic Resonances Mediate Electron-Induced Amide Bond Cleavage

 

Zhou Li, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073002 (2019)

 

 

 

 

分子波包超快X射線散射的電子相干性

 

本文利用H2中分子波包的非共振超快X射線散射模擬對總散射信號的分量進行了檢查和分類。作者發現可用於確定分子結構動力學的彈性分量也攜帶有在模擬分子中發生的絕熱電子轉移的明顯特徵。另外，以前通常被認為是恆定的非彈性分量，現在卻發現會隨著分子的幾何形狀而改變。最後，本文還識別出一項由於不同非彈性躍遷之間的幹涉而產生的相干混合分量，並給出了對應的瞬態電子相干的直接探針。

 

Electronic Coherence in Ultrafast X-Ray Scattering from Molecular Wave Packets

 

Mats Simmermacher, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073003 (2019)

 

 

 

 

通過多光子散射加延遲量子反饋

 

激發連續譜中的束縛態

 

通過散射激發連續體（BIC）中的束縛態是有問題的，因為根據定義它是非耦合的。在這裡，作者研究了一種綴飾BIC態，並證明了它可以通過多光子散射和延遲量子反饋在非線性系統中激發。該系統是耦合到量子比特的呈現線性色散的半無限波導，已知其中存在單光子綴飾BIC態。作者還證明了這種BIC可以在非馬爾可夫區間用多光子散射來填充，其中光子延遲時間（由於量子比特與鏡像之間的距離）與量子比特的衰減相當。一個類似的過程激發了耦合到兩個遠距離量子比特的無限波導中的BIC，從而在量子比特間產生了穩定的糾纏。這尤其說明，通過多光子散射的單光子俘獲可以在沒有帶邊效應或空腔的情況下發生，根源在於單個反射鏡或發射器本身提供的延遲量子反饋。

 

Exciting a Bound State in the Continuum through Multiphoton Scattering Plus Delayed Quantum Feedback

 

Giuseppe Calajó, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073601 (2019)

 

 

非線性動力學與流體力學

 

責編：蘭嶽恆

 

二維光譜技術識別非線性太赫茲激發路徑

 

高場太赫茲( THz )光譜技術正以激動人心的新方式實現對物質的超快研究和控制。然而，當強電磁脈衝用於任何種類的泵-探針光譜學時，可能會產生幾種非線性激發路徑，需要發展多維光譜學來明示觀察到的動力學。這裡Courtney等人展示了一個清晰的例子，其中需要二維( 2D) THz振動光譜來區分CdWO4中的非線性激發路徑。Courtney等人用寬帶THz脈衝非線性地激發CdWO4中的一組拉曼活性振動模式，2D光譜學可以確定主要的激發途徑。Courtney等人為固體系統中的二維THz和多THz非線性聲子譜提供了一個總體框架，對清晰理解新生的非線性聲子領域具有重要意義。（張聰）

 

Distinguishing Nonlinear Terahertz Excitation Pathways with Two-DimensionalSpectroscopy

 

Courtney L. Johnson, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073901 (2019)

 

 

 

粗糙約束下粘性液滴的運動:反常潤滑

 

Ludovic等人研究了限制在Hele-Shaw元胞內的高粘性液滴的沉積，該元胞具有受控形貌的紋理化胞壁。與超疏水表面上經常看到的相反，粗糙度在這裡傾向於增加粘性摩擦，從而顯著降低液滴的流動性。然而，減少限制會導致速度的跳躍，因為液滴會在周圍流體的潤滑層上滑動，該潤滑層比特徵粗糙度更厚。Ludovic等人證明了，增加周圍液體的粘度可能會違反直覺地提高液滴沿粗糙壁滑動的流動性。類似地，隨著粗糙度的改變，觀察到液滴遷移率急劇變化。這些結果說明了粗糙度尺度內的非平凡摩擦過程，以及液滴、前彎月面和潤滑膜中粘性耗散之間的耦合。它們可以使人們根據微通道的流變特性，控制微通道中液滴或膠囊的速度。（張聰）

 

Motion of Viscous Droplets in Rough Confinement: Paradoxical Lubrication

 

Ludovic Keiser, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 074501 (2019)

 

 

 

與潤溼無關的液滴趨彎性傳輸

 

Alexander等人展示了「趨彎性」，這是一種小尺度液滴自輸送的新機制。薄通道中彎曲和毛細作用的結合產生壓力梯度，進而導致液滴的自發運動。令人驚訝的是，不管通道的潤溼性如何，運動的方向總是相同的。Alexander等人結合宏觀尺度的實驗和簡單的數學模型來研究這種運動，特別關注與運動相關的時間尺度。Alexander等人建議趨彎性可能是一種在技術應用中輸送液滴的有用方法，例如開發自潔表面，並討論此處的結果對這類應用的影響。（張聰）

 

Wettability-Independent Droplet Transport by Bendotaxis

 

Alexander T. Bradley, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 074503 (2019)

 

 

 

稀有事件算法聯繫湍流中的

 

躍變與激發成核效應

 

Many turbulent flows undergo drastic and abrupt configuration changes with huge impacts. As a paradigmatic example we study the multistability of jet dynamicsin a barotropic beta plane model of atmosphere dynamics. It is considered as the Ising model for Jupiter troposphere dynamics. Using the adaptive multilevel splitting, a rare event algorithm, we are able to get a very large statistics of transition paths, the extremely rare transitions from one state of the system to another. This new approach opens the way for addressing a set of questions that are out of reach through direct numerical simulations. We demonstrate for the first time the concentration of transition paths close to instantons, in a numerical simulation of genuine turbulent flows. We show that the transition is a noise-activated nucleation of vorticity bands. We addressfor the first time the existence of Arrhenius laws in turbulent flows. The methodology we developed shall prove useful to study many other transitions related to drastic changes for the turbulent dynamics of climate, geophysical, astrophysical, and engineering applications. This opens a new range of studies impossible so far, and bring turbulent phenomena in the realm of nonequilibrium statistical mechanics.

 

Rare Event Algorithm Links Transitions in Turbulent Flows with Activated Nucleations

 

Freddy Bouchet and Joran Rolland

 

Phys. Rev. Lett. 122, 074502 (2019)

 

 

等離子體與束物理

 

責編：陳少永

 

通過波粒相互作用

 

確定亞穩態離子的壽命和歷史

 

在許多實驗室等離子體中，對亞穩態離子進行雷射誘導螢光(LIF)是基態離子運動動力學研究的常用方法。然而，這些測量限制了亞穩態離子的壽命。亞穩態是由中性原子的直接電離以及其他電子態離子產生的，其中前者只能如實地表示在比亞穩態壽命更短的時間內作用於離子動力學的過程。Chu等人介紹了在氬多偶極等離子體中利用波粒相互作用對這種系統效應進行的首次實驗研究。通過將實驗結果與作者們提出的理論進行擬合，可以得到校準LIF測量誤差所必需的亞穩態壽命和由預先存在離子產生亞穩態離子的比例。（王科力，牟茂淋）

 

Determining Metastable Ion Lifetime and History through Wave-Particle Interaction

 

F. Chu and F. Skiff.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075001 (2019)

 

 

凝聚態物理：結構

 

責編：殷志平

 

在SrTiO3中的亞原子通道和螺旋形光束

 

受啟發於最近基於像差校正分析掃描透射電子顯微鏡的亞原子測量實驗，作者在亞原子尺度範圍研究了電子探針在晶體SrTiO3體系中的傳播。在此，作者報導了在這個尺度下存在著亞原子通道和螺旋形光束的形成。作者給出了在多個晶體溫度下光束傳播的仿真結果，STEM探針收斂角(10-50 mrad),光束能量(80-300 kev),證實了降低環境溫度能夠增強亞原子通道，並且STEM探頭參數能夠被用於控制螺旋形光束的特徵。(曹錦)

 

Subatomic Channeling and Helicon-Type Beams in SrTiO3

 

Jong Seok Jeong, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075501 (2019)

 

 

 

非基底滑移系統可實現堅固而有韌性的

 

六角密堆積高熵相

 

線性缺陷，稱為位錯，決定了結晶金屬合金的強度、成形性和韌性。人們已很好地理解了由一種或兩種常見的基質元素組成的傳統金屬材料如鋼或鋁合金的變形機理。而對於新近發展的包含多種基本元素的高熵合金（HEAs），其位錯與力學特性之間的關係尚不清楚。特別是具有六角密堆積（hcp）結構的HEAs，由於其滑移系統數量不足，會產生固有脆性。本文報導了具有hcp結構的一種新型高熵相的驚人的高成形性。通過原位拉伸試驗結合透射電子顯微鏡解剖表徵，作者發現雙相HEA（Fe50Mn30Co10Cr10, at. %）的hcp相產生了三種類型的位錯，即〈a〉，〈c〉和〈c+a〉。具體而言，非基底〈c+a〉位錯佔據~31％的高線成分，允許頻繁的雙交叉滑移，這解釋了該高熵相的高變形性。這個hcp結構的c/a比值為1.616，即低於理想值1.633。結構參數的這種適度變化有利於非基底〈c+a〉滑移，表明可以通過改變c/a比值達到滑移系統作用的條件來設計具有hcp結構的韌性HEAs。這種簡單的合金設計原理特別適用於HEAs，因為它們具有特徵性的大量固溶體含量，可以很容易地將hcp相的c/a比值調整到有利於產生非基底滑移的狀態。（麻曉波）

 

Nonbasal Slip Systems Enable a Strong and Ductile Hexagonal-Close-Packed High-Entropy Phase

 

Yeqiang Bu, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075502 (2019)

 

 

 

熱電材料SnSe中的聲子坍塌和二階相變

 

自2014年以來，高溫Cmcm相的層狀半導體SnSe是最有效的本徵熱電材料。利用第一性原理計算，作者證明了SnSe材料的振動和熱傳導特性是由巨大的非微擾非諧效應決定的。他們還證明了從Cmcm相到低對稱性Pnma相的轉變是一個二階相變，該轉變是由區域邊界聲子驅動的，同時區域邊界聲子的頻率會在轉變溫度之下消失。他們的計算表明面內振動模式的光譜函數與肩峰和雙峰的結構形成強烈的反常對比。此外，計算的晶格熱導率只有在包括非微擾非諧散射時才能與實驗很好的吻合。最後，他們的研究結果表明，非微擾非諧性會對SnSe材料的熱電效率產生強烈的影響。（毛慧燦）

 

Phonon Collapse and Second-Order Phase Transition in Thermoelectric SnSe

 

Unai Aseginolaza, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075901 (2019)

 

 

 

識別與減輕淺層金剛石內

 

氮空位中心的電荷不穩定性

 

固態缺陷中的電荷自由度從根本上支持了電子自旋自由度，而電子自旋自由度是量子技術的重要組成部分。Bluvstein等人測量、分析並控制金剛石中個別接近表面氮空位(NV)中心的電荷態，這些NV-具有相關的電子自旋。他們發現隨著時間的推移和不同的空位中心NV-的保真度會有不同；通過基於邏輯初始化緩解保真度初始化的負面影響。重要的是，他們發現在黑暗中實驗相關尺度之內NV-可以電離，並且介紹了減小電荷轉換對自旋測量影響的測量方法。他們確定在黑暗中電離的機制是向單個局部電子阱隧穿，並開發了新的NV輔助技術來控制和讀出阱電荷狀態。作者對NV局部靜電環境的了解和掌握，將同時指導材料的設計，並提供NV中心獨特的功能。（劉瑞）

 

Identifying and Mitigating Charge Instabilities in Shallow Diamond Nitrogen-Vacancy Centers

 

D. Bluvstein, Z. Zhang, A. Jayich

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076101 (2019)

 

 

 

超潤滑石墨-六角氮化硼異質結中

 

的負摩擦係數

 

負摩擦係數意味著摩擦隨著正常載體的增加而減小，作者預測出在超潤滑石墨-六角氮化硼異質結中存在著負摩擦係數。這種違反常規的現象起源於由負載引發的摩爾（moire）超結構面外偏移的抑制所導致的較小的界面動力學。熱誘導的面外漲落的增強導致摩擦隨著溫度不同尋常的增大。突出的摩擦機制具有普適性，並且被預期在許多層狀異質結中都存在。(曹錦)

 

Negative Friction Coefficients in Superlubric Graphite–Hexagonal Boron Nitride Heterojunctions

 

Davide Mandelli, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076102 (2019)

 

 

凝聚態物理：電子性質

 

責編：袁喆，馬鋒傑，沈卡

 

揭示六硼化鈰反鐵磁四極序的本質

 

六硼化鈰f電子化合物能夠表現出豐富的低溫磁現象，包括x射線衍射實驗所確定的來源於多極效應的磁性隱藏序。Barman等人通過第一性原理電子結構計算發現，CeB6中的反鐵磁四極序來源於晶體場劈裂且給出與實驗相吻合的能帶結構。由於Ce和B6中p電子間相互作用很弱，CeB6中的電子態由Ce(4f1)3+(e-)(B6)2-描述比較恰當。研究發現，自旋軌道耦合可以誘導出交換作用進而產生軌道自旋的反鐵磁四極態，同時還會把J=5/2的態劈裂為Γ8基態和Γ7激發態。在最小反鐵磁（111）結構中，電荷自洽過程中出現了反鐵磁四極態，支持隱藏序的出現。正如在低溫下觀測到的，靜水壓使得反鐵磁（反鐵磁四極）態比鐵磁態更加穩定。（李松）

 

Revealing the Nature of Antiferroquadrupolar Ordering in Cerium Hexaboride: CeB6

 

C. K. Barman et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076401 (2019)

 

 

 

CoSi中具有大拓撲電荷和相關費米弧

 

表面態的手性費米子的觀測

 

[編輯推薦語]光電子能譜提供首個自旋-1手性費米子和雙重Weyl費米子的實驗證據。

 

拓撲半金屬實現了量子物質的新狀態，其中受特定晶體對稱性保護的無質量費米子承載奇異的量子現象。與眾所周知的Dirac和Weyl費米子不同，結構上手性拓撲半金屬預期會包含以大拓撲電荷為特徵的新型無質量費米子，而這種奇異的費米子尚未通過實驗發現。在這裡，通過使用角分辨光電子能譜儀，Takane等人實驗表明過渡金屬矽化物CoSi在體布裡淵區中心和角落相應存在兩種類型的手性拓撲費米子，一種自旋-1手性費米子和一種雙重Weyl費米子。有趣的是，他們發現體費米面純粹由與這些費米子相關的能帶組成。他們還發現，連接費米面的表面態與這些費米子相關，表明存在預測的費米弧表面態。他們的結果提供了首個凝聚態系統中除Dirac和Weyl費米子外的手性拓撲費米子的實驗證據，並為實現與非常規手性費米子相關的奇異電子特性鋪平了道路。（方子明）

 

Observation of Chiral Fermions with a Large Topological Charge and Associated Fermi-Arc Surface States in CoSi

 

Daichi Takane et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076402 (2019)

 

 

  

手性拓撲彈性和分形序

 

We analyze the 「higher rank」 gauge theories that capture some of the phenomenology of the fracton order. It is shown that these theories lose gauge invariance when an arbitrarily weak and smooth curvature is introduced. We propose a resolution to this problem by introducing a theory invariant under area-preserving diffeomorphisms, which reduce to the higher rank gauge transformations upon linearization around a flat background. The proposed theory is geometric in nature and is interpreted as a theory of chiral topological elasticity. This theory exhibits some of the fracton phenomenology. We explore the conservation laws, topological excitations, linear response, various kinematical constraints, and canonical structure of the theory. Finally, we emphasize that the very structure of Riemann-Cartan geometry, which we use to formulate the theory, encodes some of the fracton phenomenology, suggesting that the fracton order itself is geometric in nature.

 

Chiral Topological Elasticity and Fracton Order

 

Andrey Gromov

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076403 (2019)

 

 

 

TiSe2電荷密度波相中Se的4p態和

 

Ti的3d態雜化的軌道選擇性和kz選擇性

 

We revisit the enduring problem of the 2×2×2 charge density wave (CDW) order in TiSe2, utilizing photon energy-dependent angle-resolved photoemission spectroscopy to probe the full three-dimensional high- and low-temperature electronic structure. Our measurements demonstrate how a mismatch of dimensionality between the 3D conduction bands and the quasi-2D valence bands in this system leads to a hybridization that is strongly kz dependent. While such a momentum-selective coupling can provide the energy gain required to form the CDW, we show how additional 「passenger」 states remain,which couple only weakly to the CDW and thus dominate the low-energy physics in the ordered phase of TiSe2.

 

Orbital- and kz-Selective Hybridization of Se 4p and Ti 3d States in the Charge Density Wave Phase of TiSe2

 

Matthew D. Watson et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076404 (2019)

 

 

 

非厄米系統中的二階拓撲相

 

近年來，隨著對一階拓撲絕緣體的研究，二階和三階拓撲絕緣體的概念也被相繼提出。與傳統的一階拓撲絕緣體相比，d維的二階拓撲絕緣體具有拓撲保護的(d-2)維邊界態。因此，傳統的體-邊界對應關係不再適用於二階拓撲絕緣體。到目前為止，對二階和三階拓撲相的研究還僅限於厄米系統，而對非厄米體系中高階拓撲相的認識還不十分清晰。本文中，作者第一次對非厄米二階拓撲絕緣體中的相關性質進行了研究。研究發現：零能量邊界態能存在於二維非厄米二階拓撲絕緣體的頂點。但是與厄米情形相反，這些零能量模式只佔據一個頂點。三維非厄密二階拓撲絕緣體雖然支持二階邊界模，但是這種邊界模沒有分布在兩個表面的分界線上，而是反常的局域在一個頂點位置。同時，修正的拓撲數給出了正確的二階拓撲相圖。該研究為探索非厄米系統中的高階拓撲現象奠定了基礎。（劉錢）

 

Second-Order Topological Phases in Non-Hermitian Systems

 

T. Liu et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076801 (2019)

 

 

 

基於Bi的約瑟夫森結中

 

拓撲安德列夫能級交叉的微波標識

 

證明約瑟夫森結中安德列夫態的拓撲保護是實驗上面臨的挑戰。尤其是由於宇稱破缺過程很快，電流相位關係中預期的4π周期性仍不清楚。此前有預言稱通過低溫交流磁化率探測有限頻率的低能安德列夫能譜可以反映出量子自旋霍爾邊緣態的拓撲保護性。Murani等人在Bi納米線(曾被預言是一種二階拓撲絕緣體並可以承載一維彈道邊緣態)周圍建立的相位偏壓約瑟夫森結上進行了微波探測實驗，發現了安德列夫能級交叉處的吸收峰，這些吸收峰的溫度和頻率依賴性在電子溫度的實驗測量精度內表明這些交叉點受拓撲保護。（李松）

 

Microwave Signature of Topological Andreev level Crossings in a Bismuth-based Josephson Junction

 

A. Murani et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076802 (2019)

 

 

 

多帶BCS-BEC交叉超導體FeSe中的

 

量子渦旋核及贗能隙缺失

 

FeSe被認為是一種處於BCS與BEC交叉的超導體，其中超導能隙尺寸和超導轉變溫度Tc與費米能量相當。在這種情況下，渦旋束縛態應該被很好地量子化，並且在Tc之上預配對可能在準粒子激發譜中形成贗能隙。Hanaguri等人使用了譜成像掃描隧道顯微鏡以搜尋這些特徵。他們在渦旋附近發現類Friedel振蕩，這表現出量子化的能級，但沒有檢測到贗能隙。這些明顯相互矛盾的觀察結果可能與FeSe的多帶性質有關。（方子明）

 

Quantum Vortex Core and Missing Pseudogap in the Multiband BCS-BEC Crossover Superconductor FeSe

 

T. Hanaguri et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077001 (2019)

 

 

 

Hubbard模型中的光誘導η配對

 

通過採用無偏數值方法，Kaneko等人表明，即使在Hubbard模型Mott絕緣體中，脈衝輻射也可以誘導出非常規超導電性。這裡在光激發態中發現的超導電性源自η-配對機制，其特徵在於非對角長程關聯中的交錯對密度波振蕩，並且不存在於基態相圖中; 它既不是由Hubbard模型中有效相互作用的改變引起的，也不是由簡單的光載流子摻雜引起的。由於選擇規則，他們表明非線性光學響應對於η對的數量增加是必不可少的，從而增強了光激發態的超導關聯。他們的研究結果表明，非平衡多體動力學是獲取基態相圖中不存在的新奇異量子態的另類途徑，並且還提供了增強超導電性的另外一種機制。（方子明）

 

PhotoinducedηPairing in the Hubbard Model

 

Tatsuya Kaneko et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077002 (2019)

 

 

 

具有可變界面自旋軌道耦合作用的

 

重金屬-鐵磁體雙層結構中的自旋軌道轉矩

 

由於重金屬中具有較強的自旋軌道耦合作用，電流可在重金屬(heavy-metal, HM) 和鐵磁體(ferromagnet, FM)的界面上誘導出可觀的自旋軌道轉矩，從而可以對金屬和絕緣體的磁化以及自旋輸運等進行有效調控。本文中，作者從實驗角度研究HM/FM界面自旋記憶損失的主導機制。結果顯示，如果界面自旋軌道耦合以線性的方式增加，那麼在HM中產生的自旋流感受到的界面自旋透明度將降低，進而可以顯著降低施加在FM層上的阻尼型自旋軌道轉矩(spin-orbit torque, SOT)。此外，場型SOT也以HM中的自旋霍爾貢獻為主，且隨界面自旋軌道耦合作用的增加而減小。這一工作表明，通過對HM/FM界面進行原子層鈍化或採用其他方法，儘量減少HM/FM界面的自旋軌道耦合作用，有利於提高SOT器件的效率。（劉錢）

 

Spin-Orbit Torques in Heavy-Metal–Ferromagnet Bilayers with Varying Strengths of Interfacial Spin-Orbit Coupling

 

L. Zhu et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077201 (2019)

 

 

 

Yb(Rh1-xCox)2Si2中

 

從鐵磁性到反鐵磁性的演化

 

Yb(Rh1−xCox)2Si2 is a model system to address two challenging problems in the field of strongly correlated electron systems. The first is the intriguing competition between ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM) order when approaching a magnetic quantum critical point (QCP). The second is the occurrence of magnetic order along a very hard crystalline electric field (CEF) direction, i.e., along the one with the smallest available magnetic moment. Here, we present a detailed study of the evolution of the magnetic order in this system from a FM state with moments along the very hard c direction at x=0.27 towards the yet unknown magnetic state at x=0. We first observe a transition towards an AFM cantedstate with decreasing x and then to a pure AFM state. This confirms that the QCP in YbRh2Si2is AFM, but the phase diagram is very similar to those observed in some inherently FM systems like NbFe2 and CeRuPO, which suggests that the basic underlying instability might be FM. Despite the huge CEF an isotropy the ordered moment retains a component along the c axis also in the AFM state. The huge CEF anisotropy in Yb(Rh1−xCox)2Si2 excludes that this hard-axis ordering originates from a competing exchange anisotropy as often proposed for other heavy-fermion systems. Instead, it points to an order-by-disorder based mechanism.

 

Evolution from Ferromagnetism to Antiferromagnetism in Yb(Rh1−xCox)2Si2

 

S. Hamann et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077202 (2019)

 

 

 

從狄拉克節線金屬

 

到拓撲反鐵磁自旋電子學

 

拓撲反鐵磁自旋電子學是一個新興研究領域，它利用奈爾矢量控制拓撲電子態和相關的自旋依賴輸運性質。近期的研究提出可以用奈爾自旋軌道轉矩對反鐵磁中的狄拉克能帶交叉點實現電操控；然而至今沒有找到可靠的實際材料。本文中，Shao等人預言室溫反鐵磁金屬MnPd2中能夠對狄拉克節線實現基於奈爾自旋軌道轉矩的電調控。通過第一性原理計算，作者發現改變奈爾矢量的取向可以切換受對稱性保護的簡併態和與狄拉克節線有關的有能隙態。計算結果表明，自旋霍爾電導率強烈依賴於奈爾序的取向，可在實驗上用於探測自旋軌道轉矩器件中的預期效應。該研究表明反鐵磁狄拉克節線金屬MnPd2是一種可應用於拓撲反鐵磁自旋電子學的可靠材料。（李松）

 

Dirac Nodal Line Metal for Topological Antiferromagnetic Spintronics

 

Ding-Fu Shao et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077203 (2019)

 

 

 

吸附於金屬表面的單分子的鍵選擇光解離

 

We report the photoassisted activation of selected C─H bonds in individual molecules adsorbed on metal surfaces within the junction of ascanning tunneling microscope. Photons can couple to the C─H bond activation of specific hydrocarbons througha resonant photoassisted tunneling process. The molecule to be activated can beselected by positioning the tip with subangstrom resolution. Furthermore, structural tomography of the molecule and its dissociation products are imagedat different heights by the inelastic tunneling probe. The demonstration of single bond dissociation induced by resonant photoassisted tunneling electron simplies the attainment of atomic scale spatial resolution for bond-selected photochemistry..

 

Bond-Selected Photodissociation of Single Molecules Adsorbed on Metal Surfaces

 

Shaowei Li et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077401 (2019)

 

 

 

與聲子耦合的狄拉克費米子的

 

電荷密度波轉變

 

近年來，由於製備單層石墨烯的實驗日益成熟使得狄拉克費米子成為凝聚態物理的研究熱點。目前，雖然對該類體系中的單電子性質有了較好的理解，但對其中關聯效應的認識仍然還不清楚。本文中，作者在Holstein模型的框架下，利用電子-聲子耦合的自然機制，研究了狄拉克費米子系統中電荷密度波序的自發生成。利用量子蒙特卡羅模擬方法，作者確定了該系統相圖隨溫度和耦合強度變化的函數關係。模擬結果顯示，該相圖中存在一個量子臨界點和一條熱臨界點線。這與量子相變中費米子化的Gross-Neveu-Ising普適性和熱相變中玻色子化的Ising普適性在有限尺度標度上是一致的。同時，作者發現在中間耦合強度時，臨界溫度有一個最大值。（劉錢）

 

Charge-Density-Wave Transitions of Dirac Fermions Coupled to Phonons.

 

C. Chen et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077601 (2019).

 

 

 

在Holstein模型下蜂窩晶格中的電荷序

 

電子-電子相互作用對狄拉克費米子的影響，以及在半金屬和反鐵磁(antiferromagnetic, AF)區之間是否存在自旋液體相，一直是過去幾年量子模擬研究的重點。本文中，作者利用量子蒙特卡羅模擬研究了蜂窩晶格上的Holstein模型，並探討了電子-聲子相互作用對狄拉克費米子的影響。模擬結果表明，在有限的臨界相互作用強度之上，電聲相互作用可以在該類體系中引起電荷密度波(CDW)序。作者同時對轉變成CDW的溫度進行了估計，結果顯示，與AF轉變不同的是，在該系統中，由於破缺對稱性的離散性，CDW可以在有限溫度上發生。（劉錢）

 

Charge Order in the Holstein Model on a Honeycomb Lattice.

 

Y.-X. Zhang et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077602 (2019).

 

 

軟物質與交叉科學

 

導讀：張鑫潔；責編：嚴鋼

 

具有晶核的膠束中

 

熔融與分子交換過程的協同作用

 

分子交換過程是合成和生物自組裝系統（如膠束，囊泡和膜）中重要的平衡和轉運機制。儘管如此，對這些過程的理解尚不完全清楚，特別是結晶度的影響以及協同熔融過程與鏈交換之間的相互作用。König等人通過研究由聚（環氧乙烷）-單-正烷基-醚（Cn-PEO5）的二元混合物形成的聚合物膠束，發現在4-5nm的受限膠束核中，熔融轉變是協同的，而交換過程本質上是廣泛解耦且非對稱的。基於差示掃描量熱法，作者進一步證明了，在熔點以下將分子從膠束核中噴出的總活化能是熔融焓與熔融態下相應的活化能之和。這表明了「局部的單鏈熔融過程」預示著分子在鏈交換過程中從膠束中擴散出去。

 

Cooperativity during Melting and Molecular Exchange in Micelles with Crystalline Cores

 

Nico König et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 078001 (2019)

 

 

責編：艾清

 

準二維費米子超流中的

 

約化量子反常現象：禁閉所引起的

 

相互作用有效範圍的重要意義

 

在二維諧振子勢阱中的相互作用費米氣體預期會表現出量子反常，並且具有不同於經典標度不變值ωB=2ω⊥的呼吸模式頻率，這裡ω⊥是勢阱頻率。預測的最大量子反常（約10%）沒有被實驗驗證。在這篇文章裡，胡輝等人從理論上研究了從三維到二維過渡的相互作用費米超流體的零溫態密度方程和呼吸模式頻率。他們發現，帶有單個s波散射波長的簡單2D費米氣體模型在2D極限下不適合描述實驗，像通常認為的那樣。對於準2D的情況更完備的描述導致了更弱的量子反常，與實驗觀測一致。他們還闡明了約化量子反常現象是由於重要意義的禁閉所引起的相互作用有效範圍。（劉寧）

 

Reduced Quantum Anomaly in a Quasi-Two-Dimensional Fermi Superfluid: Significance of the Confinement-Induced Effective Range of Interactions

 

H. Hu, et al

 

Phys. Rev. Lett. 122, 070401 (2019)

 

 

  

量子轉向橢球的實驗驗證

 

與體積一對一的檢驗

 

Zhang等人通過對相關量子位元的測量，可以控制的所有量子位元的集合被預測在布洛赫球中形成一個橢球——稱作量子轉向橢球。該橢球提供了初始雙量子位元狀態的一個簡單直觀的表徵，並且其幾何特性反映了糾纏的各個方面。他們通過測量許多不同的偏振糾纏光子量子位狀態來實驗驗證這些性質。此外，對於純三量子位狀態，通過對第一量子位的測量，預測產生的兩個量子轉向橢球的體積滿足緊密的一對一關係，這一關係嚴格地強於眾所周知同態糾纏的一對一關係。他們使用極化和路徑糾纏來實驗驗證這些預測。他們還通過實驗證明，這種一對一的關係可以被混合糾纏狀態所破壞，但它仍然滿足了較弱的一對一關係。（成晶晶）

 

Experimental Validation of Quantum Steering Ellipsoids and Tests of Volume Monogamy Relations

 

C. Zhang, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 070402 (2019)

 

 

 

經對稱化使得有限維

 

量子系統關聯界限可計算

 

Tavakoli等人在估算半定弛豫中提出了可以通過若干數量級簡化計算要求的技術，來界限由於有限維希爾伯特空間所引起的量子關聯設備。他們通過一個用戶友好型的軟體包使這項技術能夠公開獲得，依賴存在於優化問題中的對稱性的探究，來減少變量的數目以及在半定弛豫中的障礙大小。在量子信息理論問題中可以廣泛地使用這種方法，確保之前太苛刻的計算能夠進行。他們論證了在多種物理問題下這種方法的優勢和一般應用性。特別地，他們使用這項技術能夠魯棒地保證在基於d維信息對稱上的自我檢測的黑箱方案中高維測量的非投影性，來完成正算符值的測量。（劉寧）

 

Enabling Computation of Correlation Bounds for Finite-Dimensional Quantum Systems via Symmetrization

 

A. Tavakoli, D. Rosset, M. Renou

 

Phys. Rev. Lett. 122, 070501 (2019)

 

 

 

 

二維熱態的張量網絡退火算法

 

張量網絡方法已經成為捕獲強相關物質的一種強大的工具，但是在在一個空間維度上有限溫度下捕獲實驗上普遍存在的模型族的方法是非常缺乏的。Kshetrimayum等人介紹了一種張量網絡算法，能夠模擬熱力學極限下二維量子點陣系統的熱狀態。該方法開發了投射糾纏對狀態和投射糾纏對運算符的實例。該算法的關鍵特徵是類似於系統從無限溫度狀態冷卻直到達到所需的有限溫度狀態。作為基準，他們研究了Ising模型在無限方形晶格上的有限溫度相變，為此他們得到了與精確解顯著一致的結果。然後，他們轉向研究有限溫度下的Bose-Hubbard模型，每個站點有兩個（硬核）和三個玻色子模式。他們的技術可用於有效支持實驗室中實際二維材料的實驗研究，也可以用於超冷原子對光學晶格量子模擬器進行基準測試。（成晶晶）

 

Tensor Network Annealing Algorithm for Two-Dimensional Thermal States

 

A. Kshetrimayum, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 070502 (2019)

 

 

 

 

本徵態熱化，隨機矩陣理論，「巨」算符

 

本徵態熱化假設(ETH)是當代量子統計的基石之一。ETH在多大程度上適用於非局域操作是一個有待解決的問題，Khaymovich等人在這篇文章中對此進行了研究。作者們給出了高度非局域算符、巨算符的構造，這是各種不同的局域和非局域算符的組成模塊。這些「巨」算符具有奇異的分布及w～D-1的寬度，其中是D希爾伯特空間維數。在此基礎上，人們可以構造出符合廣義高斯分布的局域算符，其中w～D-1與ETH相符合。外推到更大的寬度可以預測寬度滿足w～D-δ(0<δ<1/2)的典型非局域算符的子ETH行為。這種算子構造基於與隨機矩陣理論的深刻類比，並與不可積多體系統的數值模擬結果顯示出驚人的一致性。（馬宇翰）

 

Eigenstate Thermalization, Random Matrix Theory, and Behemoths

 

I. M. Khaymovich, et al

 

Phys. Rev. Lett. 122, 070601 (2019)

 

 

 

 

通過負遷移率實現可調質量分離

 

一種有效的基於質量的分離機制是分離病變細胞的先決條件。然而，這一目標通常具有相當的挑戰性，因為顆粒的大小和它們的質量值之間一般不存在有效的相關性。S?apik等人考慮一個在對稱周期勢中運動的慣性布朗粒子，它受到外部施加的無偏簡諧驅動和恆定的偏置的共同作用。在此過程中，作者們確定了一種最有效的分離方案，該方案基於負遷移率的異常輸運特徵，即浸入其中的粒子朝著與作用方向相反的方向移動。這項工作首次演示了一種可調分離機制，在這種機制中，只要改變外部諧波驅動的頻率，用於分離的粒子質量就可以有效地控制在近2個量級的質量範圍內。這種方法可提供目前和將來分離生物或合成來源的各種納米和微粒子所需的質量選擇性。（馬宇翰）

 

Tunable MassSeparation via Negative Mobility

 

A. S?apik, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 070602 (2019)

 

 

 

 

量子測量冷卻

 

[編輯推薦語]一種實現量子製冷的噪聲容忍方法利用量子測量的侵入性消除了對反饋控制的需要。

 

量子測量的侵入性是一個真正的量子力學特徵，它並不一定是有害的。在這篇文章中，Buffoni等人展示了如何利用量子測量來驅動冷卻機。我們以一個典型的二衝程兩比特發動機為例，演示了量子測量冷卻。這一發動機與一個測量裝置和兩個具有不同溫度的熱源相互作用。結果表明，在測量投影算子中，反饋控制不是必須的，而糾纏的存在是必須的。我們對隨機選擇測量基時量子測量冷卻發生的概率進行了量化，發現與提取能量的概率(熱機操作)相比，量子測量冷卻可以非常大，但始終小於最無用的操作，即在兩個熱庫中傾倒熱量。這些結果表明，量子測量冷卻對實驗噪聲具有很強的魯棒性。作者們還提出了一種利用集成的電路量子電動力學技術和電路量子熱力學技術的實現量子測量冷卻的低溫固態方案。（馬宇翰）

 

Quantum Measurement Cooling

 

L. Buffoni, et al

 

Phys. Rev. Lett. 122, 070603 (2019)

 

 

引力與天體物理

 

導讀：郭敏勇；責編：高思傑

 

用於毫米和毫克級重力測量的

 

毫克級擺的位移傳感的論證

 

大質量產生的重力已經由從原子幹涉儀到扭轉平衡的各種探頭觀察到。然而，到目前為止，小質量之間的重力耦合還未被觀察到。在這裡，作者論證了光學捕獲7毫克擺運動的布朗運動的敏感位移傳感，其固有品質因數通過耗散稀釋增加到108。積分時間為1秒的靈敏度對應於在毫米級重力實驗中探頭與100 毫克源質量之間產生的位移，其位置在擺機械共振頻率下調製。使用毫克級裝置開發這種靈敏的位移傳感器將為一類新的實驗鋪平道路，可以實現在量子區域小質量之間的重力耦合的測量。

 

Demonstration of Displacement Sensing of a mg-Scale Pendulum for mm- and mg-Scale Gravity Measurements

 

Nobuyuki Matsumoto, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071101 (2019)

 

 

 

中子星中緊密暗物體的引力波

 

暗物質可以由緊密的暗物體(CDOs)組成。作者發現中子星內部CDO的振蕩可以作為引力波(GWs)的可探測源。GW應變幅度取決於CDO的質量，並且它的頻率通常在3-5kHz的範圍內，由恆星的中心密度決定。在最好的情況下，LIGO可能對不小於10-8M⊙的CDO質量敏感。

 

Gravitational Waves from Compact Dark Objects in Neutron Stars

 

C. J. Horowitz and Sanjay Reddy

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071102 (2019)

 

 

 

諧振自相互作用暗物質的速度依賴性

 

小尺度天體中的暗物質密度分布可能表明暗物質是自相互作用的，而來自星系團的觀測表明相應的散射截面取決於速度。使用與模型無關的方法，作者表明諧振自相互作用的暗物質可以自然地解釋這種行為。與通常假設的情況相反，這不需要光調解器。他們提出了這種機制的顯式實現，並討論了相應的天體物理約束。

 

Velocity Dependence from Resonant Self-Interacting Dark Matter

 

Xiaoyong Chu, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071103 (2019)

 

 

 

XENON1T實驗關於

 

標量WIMP-Pion耦合的首次結果

 

We present first results on the scalar coupling of weakly interacting massive particles (WIMPs) to pions from 1 t yr of exposure with the XENON1T experiment. This interaction is generated when the WIMP couples to a virtual pion exchanged between the nucleons in a nucleus. In contrast to most nonrelativistic operators, these pion-exchange currents can be coherently enhanced by the total number of nucleons and therefore may dominate in scenarios where spin-independent WIMP-nucleon interactions are suppressed. Moreover, for naturalvalues of the couplings, they dominate over the spin-dependent channel due to their coherence in the nucleus. Using the signal model of this new WIMP-pion channel, no significant excess is found, leading to an upper limit cross section of 6.4 × 10−46 cm2 (90% confidence level) at 30 GeV/c2 WIMP mass.

 

First Results on the Scalar WIMP-Pion Coupling, Using the XENON1T experiment

 

XENON Collaboration, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071301 (2019)

 

 

基本粒子與場論

 

責編：晁偉、劉曉輝

 

質子內部的壓力分布和剪切力

 

[編輯推薦語]格點QCD的計算第一次確定質子中壓力和剪切力的分布。

 

使用能量動量張量的格點量子色動力學(LQCD)計算，本文研究了質子內部壓力和剪切力的分布，允許對質子結構的這些基本方面做第一個模型無關的確定。這是通過結合最近的膠子對能量動量張量貢獻的LQCD計算結果和更早期的夸克貢獻的結果來實現的。本文還討論了利用LQCD的計算探索和補充最近從深度虛康普頓散射中提取質子壓力分布的假設。在此研究的基礎上，作者還探討了Jefferson國家加速器和未來的電子-離子對撞機實驗的目標靶運動學，以更加精確地確定壓力和剪切力分布。

 

Pressure Distribution and Shear Forces inside the Proton

 

P. E. Shanahan and W. Detmold

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072003 (2019)

 

 

 

關聯強子的CP破壞到更高的Twist分布

 

[編輯推薦語]理論分析指出核子分布函數攜帶電荷和宇稱破壞的信息。

 

同位旋標量和同位旋矢量夸克色磁偶極矩的核子西格瑪項是確定由夸克電偶極矩引起的奇CP宇稱的π-核子耦合的必要輸入。本文表明前者可以映射到核子的Twis-3奇手徵的分布函數eq(x)，它們在原則上是可以在半單舉含深度非彈性散射過程中測量的。作者對現有的模型計算以及eu(x)+ ed(x)的實驗數據進行了調查，並預測了同位旋標量色磁偶極矩西格瑪項的範圍。

 

Relating Hadronic CP Violation to Higher-Twist Distributions

 

Chien-Yeah Seng

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072001 (2019)

 

 

 

在 D+s→μ+νμ過程中確定贗標量衰變常數fD+s

 

使用BESIII探測器在質心能Ecm=4.178GeV處收集的積分亮度為3.19fb-1的正負電子對撞的數據樣本，本文測量了輕子衰變過程D+s→μ+νμ的分支比為(5.49±0.16stat±0.15syst) × 10−3。該結果與D+s 和μ+的質量以及D+s的壽命相結合，給出fD+s|Vcs|=246.2 ± 3.6stat ±3.5systMeV。利用標準模型全局擬合所確定的|Vcs|，衰變常數被確定為fD+s=252.9±3.7stat±3.6systMeV。換而言之，如果利用格點QCD計算出的fD+s，則 |Vcs|=0.985±0.014stat±0.014syst。這些數值是到目前為止最精確的結果。

 

Determination of the Pseudoscalar Decay Constant fD+s via D+s→μ+νμ

 

M. Ablikim et al.

 

(BESIII Collaboration)

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071802 (2019)

 

 

 

中微子實驗中的Millicharged粒子

 

基於自MiniBooNE和液體閃爍中微子探測器(LSND)以來的大量中微子實驗中的電子散射數據，Magill等人對Milllicharged粒子(MCPs)設定了約束和未來的靈敏度預測。這兩個實驗在某些MCP的質量區間提供了最新的限制，LSND：5-35MeV，MiniBooNE：100-180MeV。此外，作者為費米實驗室正在進行的SBN計劃，深層地下中微子實驗(DUNE)和擬議的隱藏粒子搜索(SHIP)實驗提供預測。在SBN計劃中，SBND和MicroBooNE有能力在100-300 MeV質量區間給出最新限制。DUNE和SHIP能夠探測5 MeV-5 GeV 範圍的參數空間，這遠遠超出現有實驗界限的範圍，包括來自對撞機，以及在DUNE的情況下，SLAC mQ實驗等。

 

Millicharged Particles in Neutrino Experiments

 

Gabriel Magill, Ryan Plestid, Maxim Pospelov, and Yu-Dai Tsai

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071801 (2019)

 

 

 

在BARBAR實驗中搜索六夸克態

 

最近的研究表明，六夸克組合uuddss可能是一個深度束縛態(S)，其迄今為止一直未被發現並可能是一個潛在的暗物質候選者。基於BABAR實驗收集的90×106Y(2S)和110×106 Y(3S)衰變的數據樣本，本文報告了在Υ→SΛΛ衰變中首次搜索穩定的，雙奇異的六夸克態。沒有觀察到信號，對於mS <2.05GeV， Y(2S，3S)→SΛΛ的分支比在90％置信水平被限制在(1.2-1.4) ×10-7。這些限制對這種奇異粒子的存在設定了嚴格的界限。

 

Search for a Stable Six-Quark State at BABAR

 

J. P. Lees et al. 

 

(BaBar Collaboration)

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072002 (2019)

 

 

 

壓扁球配分函數的普適性

 

We present several results concerning the free energy of odd-dimensional conformal field theories (CFTs) on squashed spheres. First, we propose a formula which computes this quantity for holographic CFTs dual to higher-curvature gravities with second-order linearized equations of motion. As opposed to standard on-shell action methods for Taub geometries, our formula only involves a simple evaluation of the corresponding bulk Lagrangian on an auxiliary pure anti–de Sitter (AdS) space. The expression is closely related to the function determining the possible AdS vacua of the bulk theory in question, which we argue to act as a generating functional from which correlation functions of the boundary stress tensor can be easily characterized. Finally, based on holographic results and free-field numerical calculations, we conjecture that the subleading term in the squashing-parameter free-energy expansion is universally controlled by the stress-tensorthree-point function charge t4for general (2+1)-dimensional CFTs.

 

Universality of Squashed-Sphere Partition Functions

 

Pablo Bueno, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071602 (2019)

 

 

 

軟定理和紅外行為的散射振幅

 

We prove that soft theorems uniquely fix tree-level scattering amplitudes in a wide range of massless theories, including Yang-Mills, gravity, the nonlinear sigma model, Dirac-Born-Infeld, dilaton effective theories, extended theories like the NLSM⊕?3(nonlinear sigma model ?3), as well as some higher derivative corrections to these theories. We conjecture the same is true even when imposing more general soft behavior, simply by assuming the existence of soft operators, or by imposing gauge invariance or the Adler zero only up to a finite order in soft expansions. Besides reproducing known amplitudes, this analysis reveals a newhigher order correction to the NLSM and two interesting facts: the subleading theorem for the dilaton, and the subsubleading theorem for DBI follow automatically from the more leading theorems. These results provide motivation that asymptotic symmetries contain enough information to fully fix a holographic S matrix.

 

Scattering Amplitudes from Soft Theorems and Infrared Behavior

 

Laurentiu Rodina

 

Phys. Rev. Lett. 122, 071601 (2019)

 

 

原子核物理

 

責編：耿立升；導讀：王亞坤

 

N=34亞殼的穩健性如何？

 

52Ar的首個伽馬譜

 

Liu等人在RIBF裝置上，採用能量~210 MeV/u的單質子移除反應53K(p,2p)，測得了中子數N=34的52Ar中首個g譜。他們發現21+態的激發能為1656(18) keV。這一激發能在N>20的Ar同位素中是最高的。該結果是52Ca（即低於質子幻數Z=20）之外N=34亞殼穩健的首個實驗信號。唯象和手徵有效場論相互作用的殼模型計算都可以再現豐中子Ar同位素實驗21+態激發能的系統學，並且支持在52Ar中存在N=34亞殼。

 

How Robust is the N=34 Subshell Closure? First Spectroscopy of 52Ar

 

H. N. Liu et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072502 (2019)

 

 

 

 

觀測和(1690)0 粒子存在的證據

 

在雙奇異重子X(1620)0通過

c+®

-π+π+ 衰變到

-

π

+

 

的過程中，Sumihama等人首次觀測到了

(1620)0粒子。其中，

c+®-π+π+ 

的衰變研究基於KEKB非對稱能量正負電子對撞機上的Belle探測器所收集的980 fb-1數據樣本。測得的

(1620)0的質量和寬度分別為1610.4 ± 6.0(stat)-4.2+6.1(syst) MeV/c2和59.9± 4.8(stat)-7.1+2.8(syst)MeV。採用相同的數據樣本，他們獲得了4.0s的X(1690)0 存在的證據。這些結果揭示了奇異數S=-2的超子共振結構。

 

Observation of 

(1620)0 and Evidence for X(1690)0 in 

c+®-π+π+

 

M. Sumihama et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072501 (2019)

 

 

 

239Pu(n,f) 瞬發裂變重子譜中的

 

預平衡非對稱

 

中子誘發裂變中發射出的中子的物理性質是我們理解原子核裂變的基礎。然而，儘管最先進的裂變模型仍然採用各向同性的裂變中子譜，人們認為這些能譜的預平衡預裂變成分是強烈各項異性的。儘管任何顯著的各項異性都會影響對裂變系統的描述，對這一特性相關實驗指導的欠缺尚未促使人們在裂變模型中包含各項異性中子能譜。在本工作中，Kelly等人在239Pu裂變中子譜的高能量處清晰地觀測到了計數過剩並將其確定為裂變後中子譜之上的預平衡預裂變過剩。這個過剩被從裂變後中子譜中分離出來，並且確定了它的角分布與入射中子能量和出射中子探測角度的關係。與中子散射模型的比較提供了預平衡角分布與裂變軸無關的首個實驗證據。該工作的結果也將影響對數個重要的瞬發中子譜測量的解釋。

 

Preequilibrium Asymmetries in the 239Pu(n,f) Prompt Fission Neutron Spectrum

 

K. J. Kelly et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072503 (2019)

 

 

 

 

能量為√sNN = 5.02 TeV 的p-Pb碰撞中

 

重味衰變電子的方位各項異性

 

Acharya等人測量了能量√sNN= 5.02 TeV的p-Pb碰撞中，中快度(|h|<0.8)重味衰變電子和帶電粒子之間的角關聯。他們對0%-20%（高）和60%-100%（低）的多重性範圍內的事件進行了分析。通過從低多重性事件中減去高多重性分布來消除來自高多重性關聯分布中的噴注貢獻。他們發現，在消除噴注貢獻後，方位角調整仍然存在，與先前對輕味強子的兩粒子角關聯測量中的發現相似。調整結果的傅立葉分解發現高多重性事件中橫向動量1.5

 

Azimuthal Anisotropy of Heavy-Flavor Decay Electrons in p-Pb Collisions at √sNN =5.02 TeV

 

S. Acharya et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 072301 (2019)

 

 

原子、分子與光學

 

導讀：宋新秀；責編：嚴運安

 

原子光發射中的太赫茲場致時移

 

量子力學Wigner時間和庫侖雷射的耦合會導致原子光發射的時間延遲，該延遲可以從雙光子躍遷幹涉實驗中的條紋或者重建阿秒脈衝而獲得。雖然前者在理論上和實驗上都進行了深入研究，但後者在實驗上的研究較少，大部分都只是進行了計算。在這裡，本文使用太赫茲（THz）條紋場（λ=152μm）測量了庫侖雷射耦合引起的氖在59.4 eV的光電離中的時間偏移。作者在漢堡（FLASH）的自由電子雷射器的太赫茲光束上採用反應顯微鏡，測量了2p光電子（~38eV）和低能量（<1eV）光電子發射之間高達70 fs的相對時間偏移。與庫侖雷射耦合的理論預測結果比較後發現兩者間一致性很好。

 

Terahertz-Field-Induced Time Shifts in Atomic Photoemission

 

Georg Schmid, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073001 (2019）

 

 

 

 

偶極支持的電子共振

 

介導電子誘導的醯胺鍵裂解

 

在高能輻射條件下，解離電子附著（DEA）對生物分子的輻射損傷起著關鍵作用。 DEA中的初始步驟通常發生在共振電子被捕獲到生物分子的一個亞穩價態後再將其分裂。本文的理論和實驗相結合的研究表明，在DEA過程中負責電子捕獲的多重態可以由核激發（振蕩）偶極支持的共振所支配。具體而言，作者對三種原型肽分子，甲醯胺，N-甲基甲醯胺（NMF）和N，N-二甲基甲醯胺（DMF）的氣相DEA開展了實驗和計算結果。與由帶正電的肽捕獲電子（醯胺鍵斷裂與N-Cα鍵斷裂相比是罕見的）的情況相比，在這三種分子中都觀察到了醯胺鍵的斷裂。由醯胺鍵裂解產生的離子的離子產率曲線，例如甲醯胺的NH-2，NMF的NHCH-3和DMF的N(CH3)-2，在5和8eV之間的區域都顯示出雙峰結構。這些峰值是歸因於Feshbach共振，包括基於高能級電子結構計算的在電子附著時填充的核激發的偶極子支持的共振。此外，較低能級峰則歸因於核激發共振，它與中性分子的三重態相關。後一過程強調了DEA過程中電子碰撞促進的光學的自旋禁阻躍遷的作用。

 

Dipole-Supported Electronic Resonances Mediate Electron-Induced Amide Bond Cleavage

 

Zhou Li, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073002 (2019)

 

 

 

 

分子波包超快X射線散射的電子相干性

 

本文利用H2中分子波包的非共振超快X射線散射模擬對總散射信號的分量進行了檢查和分類。作者發現可用於確定分子結構動力學的彈性分量也攜帶有在模擬分子中發生的絕熱電子轉移的明顯特徵。另外，以前通常被認為是恆定的非彈性分量，現在卻發現會隨著分子的幾何形狀而改變。最後，本文還識別出一項由於不同非彈性躍遷之間的幹涉而產生的相干混合分量，並給出了對應的瞬態電子相干的直接探針。

 

Electronic Coherence in Ultrafast X-Ray Scattering from Molecular Wave Packets

 

Mats Simmermacher, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073003 (2019)

 

 

 

 

通過多光子散射加延遲量子反饋

 

激發連續譜中的束縛態

 

通過散射激發連續體（BIC）中的束縛態是有問題的，因為根據定義它是非耦合的。在這裡，作者研究了一種綴飾BIC態，並證明了它可以通過多光子散射和延遲量子反饋在非線性系統中激發。該系統是耦合到量子比特的呈現線性色散的半無限波導，已知其中存在單光子綴飾BIC態。作者還證明了這種BIC可以在非馬爾可夫區間用多光子散射來填充，其中光子延遲時間（由於量子比特與鏡像之間的距離）與量子比特的衰減相當。一個類似的過程激發了耦合到兩個遠距離量子比特的無限波導中的BIC，從而在量子比特間產生了穩定的糾纏。這尤其說明，通過多光子散射的單光子俘獲可以在沒有帶邊效應或空腔的情況下發生，根源在於單個反射鏡或發射器本身提供的延遲量子反饋。

 

Exciting a Bound State in the Continuum through Multiphoton Scattering Plus Delayed Quantum Feedback

 

Giuseppe Calajó, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073601 (2019)

 

 

非線性動力學與流體力學

 

責編：蘭嶽恆

 

二維光譜技術識別非線性太赫茲激發路徑

 

高場太赫茲( THz )光譜技術正以激動人心的新方式實現對物質的超快研究和控制。然而，當強電磁脈衝用於任何種類的泵-探針光譜學時，可能會產生幾種非線性激發路徑，需要發展多維光譜學來明示觀察到的動力學。這裡Courtney等人展示了一個清晰的例子，其中需要二維( 2D) THz振動光譜來區分CdWO4中的非線性激發路徑。Courtney等人用寬帶THz脈衝非線性地激發CdWO4中的一組拉曼活性振動模式，2D光譜學可以確定主要的激發途徑。Courtney等人為固體系統中的二維THz和多THz非線性聲子譜提供了一個總體框架，對清晰理解新生的非線性聲子領域具有重要意義。（張聰）

 

Distinguishing Nonlinear Terahertz Excitation Pathways with Two-DimensionalSpectroscopy

 

Courtney L. Johnson, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 073901 (2019)

 

 

 

粗糙約束下粘性液滴的運動:反常潤滑

 

Ludovic等人研究了限制在Hele-Shaw元胞內的高粘性液滴的沉積，該元胞具有受控形貌的紋理化胞壁。與超疏水表面上經常看到的相反，粗糙度在這裡傾向於增加粘性摩擦，從而顯著降低液滴的流動性。然而，減少限制會導致速度的跳躍，因為液滴會在周圍流體的潤滑層上滑動，該潤滑層比特徵粗糙度更厚。Ludovic等人證明了，增加周圍液體的粘度可能會違反直覺地提高液滴沿粗糙壁滑動的流動性。類似地，隨著粗糙度的改變，觀察到液滴遷移率急劇變化。這些結果說明了粗糙度尺度內的非平凡摩擦過程，以及液滴、前彎月面和潤滑膜中粘性耗散之間的耦合。它們可以使人們根據微通道的流變特性，控制微通道中液滴或膠囊的速度。（張聰）

 

Motion of Viscous Droplets in Rough Confinement: Paradoxical Lubrication

 

Ludovic Keiser, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 074501 (2019)

 

 

 

與潤溼無關的液滴趨彎性傳輸

 

Alexander等人展示了「趨彎性」，這是一種小尺度液滴自輸送的新機制。薄通道中彎曲和毛細作用的結合產生壓力梯度，進而導致液滴的自發運動。令人驚訝的是，不管通道的潤溼性如何，運動的方向總是相同的。Alexander等人結合宏觀尺度的實驗和簡單的數學模型來研究這種運動，特別關注與運動相關的時間尺度。Alexander等人建議趨彎性可能是一種在技術應用中輸送液滴的有用方法，例如開發自潔表面，並討論此處的結果對這類應用的影響。（張聰）

 

Wettability-Independent Droplet Transport by Bendotaxis

 

Alexander T. Bradley, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 074503 (2019)

 

 

 

稀有事件算法聯繫湍流中的

 

躍變與激發成核效應

 

Many turbulent flows undergo drastic and abrupt configuration changes with huge impacts. As a paradigmatic example we study the multistability of jet dynamicsin a barotropic beta plane model of atmosphere dynamics. It is considered as the Ising model for Jupiter troposphere dynamics. Using the adaptive multilevel splitting, a rare event algorithm, we are able to get a very large statistics of transition paths, the extremely rare transitions from one state of the system to another. This new approach opens the way for addressing a set of questions that are out of reach through direct numerical simulations. We demonstrate for the first time the concentration of transition paths close to instantons, in a numerical simulation of genuine turbulent flows. We show that the transition is a noise-activated nucleation of vorticity bands. We addressfor the first time the existence of Arrhenius laws in turbulent flows. The methodology we developed shall prove useful to study many other transitions related to drastic changes for the turbulent dynamics of climate, geophysical, astrophysical, and engineering applications. This opens a new range of studies impossible so far, and bring turbulent phenomena in the realm of nonequilibrium statistical mechanics.

 

Rare Event Algorithm Links Transitions in Turbulent Flows with Activated Nucleations

 

Freddy Bouchet and Joran Rolland

 

Phys. Rev. Lett. 122, 074502 (2019)

 

 

等離子體與束物理

 

責編：陳少永

 

通過波粒相互作用

 

確定亞穩態離子的壽命和歷史

 

在許多實驗室等離子體中，對亞穩態離子進行雷射誘導螢光(LIF)是基態離子運動動力學研究的常用方法。然而，這些測量限制了亞穩態離子的壽命。亞穩態是由中性原子的直接電離以及其他電子態離子產生的，其中前者只能如實地表示在比亞穩態壽命更短的時間內作用於離子動力學的過程。Chu等人介紹了在氬多偶極等離子體中利用波粒相互作用對這種系統效應進行的首次實驗研究。通過將實驗結果與作者們提出的理論進行擬合，可以得到校準LIF測量誤差所必需的亞穩態壽命和由預先存在離子產生亞穩態離子的比例。（王科力，牟茂淋）

 

Determining Metastable Ion Lifetime and History through Wave-Particle Interaction

 

F. Chu and F. Skiff.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075001 (2019)

 

 

凝聚態物理：結構

 

責編：殷志平

 

在SrTiO3中的亞原子通道和螺旋形光束

 

受啟發於最近基於像差校正分析掃描透射電子顯微鏡的亞原子測量實驗，作者在亞原子尺度範圍研究了電子探針在晶體SrTiO3體系中的傳播。在此，作者報導了在這個尺度下存在著亞原子通道和螺旋形光束的形成。作者給出了在多個晶體溫度下光束傳播的仿真結果，STEM探針收斂角(10-50 mrad),光束能量(80-300 kev),證實了降低環境溫度能夠增強亞原子通道，並且STEM探頭參數能夠被用於控制螺旋形光束的特徵。(曹錦)

 

Subatomic Channeling and Helicon-Type Beams in SrTiO3

 

Jong Seok Jeong, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075501 (2019)

 

 

 

非基底滑移系統可實現堅固而有韌性的

 

六角密堆積高熵相

 

線性缺陷，稱為位錯，決定了結晶金屬合金的強度、成形性和韌性。人們已很好地理解了由一種或兩種常見的基質元素組成的傳統金屬材料如鋼或鋁合金的變形機理。而對於新近發展的包含多種基本元素的高熵合金（HEAs），其位錯與力學特性之間的關係尚不清楚。特別是具有六角密堆積（hcp）結構的HEAs，由於其滑移系統數量不足，會產生固有脆性。本文報導了具有hcp結構的一種新型高熵相的驚人的高成形性。通過原位拉伸試驗結合透射電子顯微鏡解剖表徵，作者發現雙相HEA（Fe50Mn30Co10Cr10, at. %）的hcp相產生了三種類型的位錯，即〈a〉，〈c〉和〈c+a〉。具體而言，非基底〈c+a〉位錯佔據~31％的高線成分，允許頻繁的雙交叉滑移，這解釋了該高熵相的高變形性。這個hcp結構的c/a比值為1.616，即低於理想值1.633。結構參數的這種適度變化有利於非基底〈c+a〉滑移，表明可以通過改變c/a比值達到滑移系統作用的條件來設計具有hcp結構的韌性HEAs。這種簡單的合金設計原理特別適用於HEAs，因為它們具有特徵性的大量固溶體含量，可以很容易地將hcp相的c/a比值調整到有利於產生非基底滑移的狀態。（麻曉波）

 

Nonbasal Slip Systems Enable a Strong and Ductile Hexagonal-Close-Packed High-Entropy Phase

 

Yeqiang Bu, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075502 (2019)

 

 

 

熱電材料SnSe中的聲子坍塌和二階相變

 

自2014年以來，高溫Cmcm相的層狀半導體SnSe是最有效的本徵熱電材料。利用第一性原理計算，作者證明了SnSe材料的振動和熱傳導特性是由巨大的非微擾非諧效應決定的。他們還證明了從Cmcm相到低對稱性Pnma相的轉變是一個二階相變，該轉變是由區域邊界聲子驅動的，同時區域邊界聲子的頻率會在轉變溫度之下消失。他們的計算表明面內振動模式的光譜函數與肩峰和雙峰的結構形成強烈的反常對比。此外，計算的晶格熱導率只有在包括非微擾非諧散射時才能與實驗很好的吻合。最後，他們的研究結果表明，非微擾非諧性會對SnSe材料的熱電效率產生強烈的影響。（毛慧燦）

 

Phonon Collapse and Second-Order Phase Transition in Thermoelectric SnSe

 

Unai Aseginolaza, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 075901 (2019)

 

 

 

識別與減輕淺層金剛石內

 

氮空位中心的電荷不穩定性

 

固態缺陷中的電荷自由度從根本上支持了電子自旋自由度，而電子自旋自由度是量子技術的重要組成部分。Bluvstein等人測量、分析並控制金剛石中個別接近表面氮空位(NV)中心的電荷態，這些NV-具有相關的電子自旋。他們發現隨著時間的推移和不同的空位中心NV-的保真度會有不同；通過基於邏輯初始化緩解保真度初始化的負面影響。重要的是，他們發現在黑暗中實驗相關尺度之內NV-可以電離，並且介紹了減小電荷轉換對自旋測量影響的測量方法。他們確定在黑暗中電離的機制是向單個局部電子阱隧穿，並開發了新的NV輔助技術來控制和讀出阱電荷狀態。作者對NV局部靜電環境的了解和掌握，將同時指導材料的設計，並提供NV中心獨特的功能。（劉瑞）

 

Identifying and Mitigating Charge Instabilities in Shallow Diamond Nitrogen-Vacancy Centers

 

D. Bluvstein, Z. Zhang, A. Jayich

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076101 (2019)

 

 

 

超潤滑石墨-六角氮化硼異質結中

 

的負摩擦係數

 

負摩擦係數意味著摩擦隨著正常載體的增加而減小，作者預測出在超潤滑石墨-六角氮化硼異質結中存在著負摩擦係數。這種違反常規的現象起源於由負載引發的摩爾（moire）超結構面外偏移的抑制所導致的較小的界面動力學。熱誘導的面外漲落的增強導致摩擦隨著溫度不同尋常的增大。突出的摩擦機制具有普適性，並且被預期在許多層狀異質結中都存在。(曹錦)

 

Negative Friction Coefficients in Superlubric Graphite–Hexagonal Boron Nitride Heterojunctions

 

Davide Mandelli, et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076102 (2019)

 

 

凝聚態物理：電子性質

 

責編：袁喆，馬鋒傑，沈卡

 

揭示六硼化鈰反鐵磁四極序的本質

 

六硼化鈰f電子化合物能夠表現出豐富的低溫磁現象，包括x射線衍射實驗所確定的來源於多極效應的磁性隱藏序。Barman等人通過第一性原理電子結構計算發現，CeB6中的反鐵磁四極序來源於晶體場劈裂且給出與實驗相吻合的能帶結構。由於Ce和B6中p電子間相互作用很弱，CeB6中的電子態由Ce(4f1)3+(e-)(B6)2-描述比較恰當。研究發現，自旋軌道耦合可以誘導出交換作用進而產生軌道自旋的反鐵磁四極態，同時還會把J=5/2的態劈裂為Γ8基態和Γ7激發態。在最小反鐵磁（111）結構中，電荷自洽過程中出現了反鐵磁四極態，支持隱藏序的出現。正如在低溫下觀測到的，靜水壓使得反鐵磁（反鐵磁四極）態比鐵磁態更加穩定。（李松）

 

Revealing the Nature of Antiferroquadrupolar Ordering in Cerium Hexaboride: CeB6

 

C. K. Barman et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076401 (2019)

 

 

 

CoSi中具有大拓撲電荷和相關費米弧

 

表面態的手性費米子的觀測

 

[編輯推薦語]光電子能譜提供首個自旋-1手性費米子和雙重Weyl費米子的實驗證據。

 

拓撲半金屬實現了量子物質的新狀態，其中受特定晶體對稱性保護的無質量費米子承載奇異的量子現象。與眾所周知的Dirac和Weyl費米子不同，結構上手性拓撲半金屬預期會包含以大拓撲電荷為特徵的新型無質量費米子，而這種奇異的費米子尚未通過實驗發現。在這裡，通過使用角分辨光電子能譜儀，Takane等人實驗表明過渡金屬矽化物CoSi在體布裡淵區中心和角落相應存在兩種類型的手性拓撲費米子，一種自旋-1手性費米子和一種雙重Weyl費米子。有趣的是，他們發現體費米面純粹由與這些費米子相關的能帶組成。他們還發現，連接費米面的表面態與這些費米子相關，表明存在預測的費米弧表面態。他們的結果提供了首個凝聚態系統中除Dirac和Weyl費米子外的手性拓撲費米子的實驗證據，並為實現與非常規手性費米子相關的奇異電子特性鋪平了道路。（方子明）

 

Observation of Chiral Fermions with a Large Topological Charge and Associated Fermi-Arc Surface States in CoSi

 

Daichi Takane et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076402 (2019)

 

 

  

手性拓撲彈性和分形序

 

We analyze the 「higher rank」 gauge theories that capture some of the phenomenology of the fracton order. It is shown that these theories lose gauge invariance when an arbitrarily weak and smooth curvature is introduced. We propose a resolution to this problem by introducing a theory invariant under area-preserving diffeomorphisms, which reduce to the higher rank gauge transformations upon linearization around a flat background. The proposed theory is geometric in nature and is interpreted as a theory of chiral topological elasticity. This theory exhibits some of the fracton phenomenology. We explore the conservation laws, topological excitations, linear response, various kinematical constraints, and canonical structure of the theory. Finally, we emphasize that the very structure of Riemann-Cartan geometry, which we use to formulate the theory, encodes some of the fracton phenomenology, suggesting that the fracton order itself is geometric in nature.

 

Chiral Topological Elasticity and Fracton Order

 

Andrey Gromov

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076403 (2019)

 

 

 

TiSe2電荷密度波相中Se的4p態和

 

Ti的3d態雜化的軌道選擇性和kz選擇性

 

We revisit the enduring problem of the 2×2×2 charge density wave (CDW) order in TiSe2, utilizing photon energy-dependent angle-resolved photoemission spectroscopy to probe the full three-dimensional high- and low-temperature electronic structure. Our measurements demonstrate how a mismatch of dimensionality between the 3D conduction bands and the quasi-2D valence bands in this system leads to a hybridization that is strongly kz dependent. While such a momentum-selective coupling can provide the energy gain required to form the CDW, we show how additional 「passenger」 states remain,which couple only weakly to the CDW and thus dominate the low-energy physics in the ordered phase of TiSe2.

 

Orbital- and kz-Selective Hybridization of Se 4p and Ti 3d States in the Charge Density Wave Phase of TiSe2

 

Matthew D. Watson et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076404 (2019)

 

 

 

非厄米系統中的二階拓撲相

 

近年來，隨著對一階拓撲絕緣體的研究，二階和三階拓撲絕緣體的概念也被相繼提出。與傳統的一階拓撲絕緣體相比，d維的二階拓撲絕緣體具有拓撲保護的(d-2)維邊界態。因此，傳統的體-邊界對應關係不再適用於二階拓撲絕緣體。到目前為止，對二階和三階拓撲相的研究還僅限於厄米系統，而對非厄米體系中高階拓撲相的認識還不十分清晰。本文中，作者第一次對非厄米二階拓撲絕緣體中的相關性質進行了研究。研究發現：零能量邊界態能存在於二維非厄米二階拓撲絕緣體的頂點。但是與厄米情形相反，這些零能量模式只佔據一個頂點。三維非厄密二階拓撲絕緣體雖然支持二階邊界模，但是這種邊界模沒有分布在兩個表面的分界線上，而是反常的局域在一個頂點位置。同時，修正的拓撲數給出了正確的二階拓撲相圖。該研究為探索非厄米系統中的高階拓撲現象奠定了基礎。（劉錢）

 

Second-Order Topological Phases in Non-Hermitian Systems

 

T. Liu et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076801 (2019)

 

 

 

基於Bi的約瑟夫森結中

 

拓撲安德列夫能級交叉的微波標識

 

證明約瑟夫森結中安德列夫態的拓撲保護是實驗上面臨的挑戰。尤其是由於宇稱破缺過程很快，電流相位關係中預期的4π周期性仍不清楚。此前有預言稱通過低溫交流磁化率探測有限頻率的低能安德列夫能譜可以反映出量子自旋霍爾邊緣態的拓撲保護性。Murani等人在Bi納米線(曾被預言是一種二階拓撲絕緣體並可以承載一維彈道邊緣態)周圍建立的相位偏壓約瑟夫森結上進行了微波探測實驗，發現了安德列夫能級交叉處的吸收峰，這些吸收峰的溫度和頻率依賴性在電子溫度的實驗測量精度內表明這些交叉點受拓撲保護。（李松）

 

Microwave Signature of Topological Andreev level Crossings in a Bismuth-based Josephson Junction

 

A. Murani et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 076802 (2019)

 

 

 

多帶BCS-BEC交叉超導體FeSe中的

 

量子渦旋核及贗能隙缺失

 

FeSe被認為是一種處於BCS與BEC交叉的超導體，其中超導能隙尺寸和超導轉變溫度Tc與費米能量相當。在這種情況下，渦旋束縛態應該被很好地量子化，並且在Tc之上預配對可能在準粒子激發譜中形成贗能隙。Hanaguri等人使用了譜成像掃描隧道顯微鏡以搜尋這些特徵。他們在渦旋附近發現類Friedel振蕩，這表現出量子化的能級，但沒有檢測到贗能隙。這些明顯相互矛盾的觀察結果可能與FeSe的多帶性質有關。（方子明）

 

Quantum Vortex Core and Missing Pseudogap in the Multiband BCS-BEC Crossover Superconductor FeSe

 

T. Hanaguri et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077001 (2019)

 

 

 

Hubbard模型中的光誘導η配對

 

通過採用無偏數值方法，Kaneko等人表明，即使在Hubbard模型Mott絕緣體中，脈衝輻射也可以誘導出非常規超導電性。這裡在光激發態中發現的超導電性源自η-配對機制，其特徵在於非對角長程關聯中的交錯對密度波振蕩，並且不存在於基態相圖中; 它既不是由Hubbard模型中有效相互作用的改變引起的，也不是由簡單的光載流子摻雜引起的。由於選擇規則，他們表明非線性光學響應對於η對的數量增加是必不可少的，從而增強了光激發態的超導關聯。他們的研究結果表明，非平衡多體動力學是獲取基態相圖中不存在的新奇異量子態的另類途徑，並且還提供了增強超導電性的另外一種機制。（方子明）

 

PhotoinducedηPairing in the Hubbard Model

 

Tatsuya Kaneko et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077002 (2019)

 

 

 

具有可變界面自旋軌道耦合作用的

 

重金屬-鐵磁體雙層結構中的自旋軌道轉矩

 

由於重金屬中具有較強的自旋軌道耦合作用，電流可在重金屬(heavy-metal, HM) 和鐵磁體(ferromagnet, FM)的界面上誘導出可觀的自旋軌道轉矩，從而可以對金屬和絕緣體的磁化以及自旋輸運等進行有效調控。本文中，作者從實驗角度研究HM/FM界面自旋記憶損失的主導機制。結果顯示，如果界面自旋軌道耦合以線性的方式增加，那麼在HM中產生的自旋流感受到的界面自旋透明度將降低，進而可以顯著降低施加在FM層上的阻尼型自旋軌道轉矩(spin-orbit torque, SOT)。此外，場型SOT也以HM中的自旋霍爾貢獻為主，且隨界面自旋軌道耦合作用的增加而減小。這一工作表明，通過對HM/FM界面進行原子層鈍化或採用其他方法，儘量減少HM/FM界面的自旋軌道耦合作用，有利於提高SOT器件的效率。（劉錢）

 

Spin-Orbit Torques in Heavy-Metal–Ferromagnet Bilayers with Varying Strengths of Interfacial Spin-Orbit Coupling

 

L. Zhu et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077201 (2019)

 

 

 

Yb(Rh1-xCox)2Si2中

 

從鐵磁性到反鐵磁性的演化

 

Yb(Rh1−xCox)2Si2 is a model system to address two challenging problems in the field of strongly correlated electron systems. The first is the intriguing competition between ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM) order when approaching a magnetic quantum critical point (QCP). The second is the occurrence of magnetic order along a very hard crystalline electric field (CEF) direction, i.e., along the one with the smallest available magnetic moment. Here, we present a detailed study of the evolution of the magnetic order in this system from a FM state with moments along the very hard c direction at x=0.27 towards the yet unknown magnetic state at x=0. We first observe a transition towards an AFM cantedstate with decreasing x and then to a pure AFM state. This confirms that the QCP in YbRh2Si2is AFM, but the phase diagram is very similar to those observed in some inherently FM systems like NbFe2 and CeRuPO, which suggests that the basic underlying instability might be FM. Despite the huge CEF an isotropy the ordered moment retains a component along the c axis also in the AFM state. The huge CEF anisotropy in Yb(Rh1−xCox)2Si2 excludes that this hard-axis ordering originates from a competing exchange anisotropy as often proposed for other heavy-fermion systems. Instead, it points to an order-by-disorder based mechanism.

 

Evolution from Ferromagnetism to Antiferromagnetism in Yb(Rh1−xCox)2Si2

 

S. Hamann et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077202 (2019)

 

 

 

從狄拉克節線金屬

 

到拓撲反鐵磁自旋電子學

 

拓撲反鐵磁自旋電子學是一個新興研究領域，它利用奈爾矢量控制拓撲電子態和相關的自旋依賴輸運性質。近期的研究提出可以用奈爾自旋軌道轉矩對反鐵磁中的狄拉克能帶交叉點實現電操控；然而至今沒有找到可靠的實際材料。本文中，Shao等人預言室溫反鐵磁金屬MnPd2中能夠對狄拉克節線實現基於奈爾自旋軌道轉矩的電調控。通過第一性原理計算，作者發現改變奈爾矢量的取向可以切換受對稱性保護的簡併態和與狄拉克節線有關的有能隙態。計算結果表明，自旋霍爾電導率強烈依賴於奈爾序的取向，可在實驗上用於探測自旋軌道轉矩器件中的預期效應。該研究表明反鐵磁狄拉克節線金屬MnPd2是一種可應用於拓撲反鐵磁自旋電子學的可靠材料。（李松）

 

Dirac Nodal Line Metal for Topological Antiferromagnetic Spintronics

 

Ding-Fu Shao et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077203 (2019)

 

 

 

吸附於金屬表面的單分子的鍵選擇光解離

 

We report the photoassisted activation of selected C─H bonds in individual molecules adsorbed on metal surfaces within the junction of ascanning tunneling microscope. Photons can couple to the C─H bond activation of specific hydrocarbons througha resonant photoassisted tunneling process. The molecule to be activated can beselected by positioning the tip with subangstrom resolution. Furthermore, structural tomography of the molecule and its dissociation products are imagedat different heights by the inelastic tunneling probe. The demonstration of single bond dissociation induced by resonant photoassisted tunneling electron simplies the attainment of atomic scale spatial resolution for bond-selected photochemistry..

 

Bond-Selected Photodissociation of Single Molecules Adsorbed on Metal Surfaces

 

Shaowei Li et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077401 (2019)

 

 

 

與聲子耦合的狄拉克費米子的

 

電荷密度波轉變

 

近年來，由於製備單層石墨烯的實驗日益成熟使得狄拉克費米子成為凝聚態物理的研究熱點。目前，雖然對該類體系中的單電子性質有了較好的理解，但對其中關聯效應的認識仍然還不清楚。本文中，作者在Holstein模型的框架下，利用電子-聲子耦合的自然機制，研究了狄拉克費米子系統中電荷密度波序的自發生成。利用量子蒙特卡羅模擬方法，作者確定了該系統相圖隨溫度和耦合強度變化的函數關係。模擬結果顯示，該相圖中存在一個量子臨界點和一條熱臨界點線。這與量子相變中費米子化的Gross-Neveu-Ising普適性和熱相變中玻色子化的Ising普適性在有限尺度標度上是一致的。同時，作者發現在中間耦合強度時，臨界溫度有一個最大值。（劉錢）

 

Charge-Density-Wave Transitions of Dirac Fermions Coupled to Phonons.

 

C. Chen et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077601 (2019).

 

 

 

在Holstein模型下蜂窩晶格中的電荷序

 

電子-電子相互作用對狄拉克費米子的影響，以及在半金屬和反鐵磁(antiferromagnetic, AF)區之間是否存在自旋液體相，一直是過去幾年量子模擬研究的重點。本文中，作者利用量子蒙特卡羅模擬研究了蜂窩晶格上的Holstein模型，並探討了電子-聲子相互作用對狄拉克費米子的影響。模擬結果表明，在有限的臨界相互作用強度之上，電聲相互作用可以在該類體系中引起電荷密度波(CDW)序。作者同時對轉變成CDW的溫度進行了估計，結果顯示，與AF轉變不同的是，在該系統中，由於破缺對稱性的離散性，CDW可以在有限溫度上發生。（劉錢）

 

Charge Order in the Holstein Model on a Honeycomb Lattice.

 

Y.-X. Zhang et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 077602 (2019).

 

 

軟物質與交叉科學

 

導讀：張鑫潔；責編：嚴鋼

 

具有晶核的膠束中

 

熔融與分子交換過程的協同作用

 

分子交換過程是合成和生物自組裝系統（如膠束，囊泡和膜）中重要的平衡和轉運機制。儘管如此，對這些過程的理解尚不完全清楚，特別是結晶度的影響以及協同熔融過程與鏈交換之間的相互作用。König等人通過研究由聚（環氧乙烷）-單-正烷基-醚（Cn-PEO5）的二元混合物形成的聚合物膠束，發現在4-5nm的受限膠束核中，熔融轉變是協同的，而交換過程本質上是廣泛解耦且非對稱的。基於差示掃描量熱法，作者進一步證明了，在熔點以下將分子從膠束核中噴出的總活化能是熔融焓與熔融態下相應的活化能之和。這表明了「局部的單鏈熔融過程」預示著分子在鏈交換過程中從膠束中擴散出去。

 

Cooperativity during Melting and Molecular Exchange in Micelles with Crystalline Cores

 

Nico König et al.

 

Phys. Rev. Lett. 122, 078001 (2019)