奥门金沙手机娱乐网址PRL导读-2018年121卷09期

2019-09-14 作者:奥门金沙手机娱乐网址   |   浏览(69)

原标题:PRL导读-2018年121卷09期

原标题:PRL导读-2018年121卷08期

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

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普通物理:统计与量子物理

普通物理:统计与量子物理

责编:艾清

导读:王子;责编:任捷

一维非平衡量子系统的拓扑性质

受驱中心自旋模型中

McGinley和Cooper研究了一维系统在幺正时间演化下的拓扑性质。作者证明由系统的初始波函数和哈密顿量所确定的对称性在含时波函数中可能并不会出现,他们称这种现象为“动力学诱导的对称性破缺”。这就导致了在非相互作用间隙拓扑相中淬火后有出现时变体积指数的可能性。相应的结果可以通过粒子输运测量实验来观测。参照纠缠谱,本文解释了对非相互作用费米子和受反幺正对称性保护的拓扑相,波函数的拓扑是如何偏离平衡的。(马宇翰)

Floquet共振导致的自旋极化

Topology of One-Dimensional Quantum Systems Out of Equilibrium

绝热改变周期驱动的多体量子系统的驱动频率,可以引入时间平均哈密顿量的共振本征态之间的受控跃迁。这对应了Floquet谱的绝热跃迁,为量子多体控制提供了一般性工具。本文将中心自旋模型作为一个应用,说明了上述受控驱动过程如何在共振条件下导致了中心自旋和退相干环境之间基于极化的退耦合。尽管一般不可能得到受驱相互作用系统的精确Floquet哈密顿量,作者利用了中心自旋模型的可积性,说明了来自量子淬火问题的技术如何可以被用来在受限多体基矢和模型Floquet共振中直接构造Floquet哈密顿量。

Max Mc Ginley and N. Cooper

Spin Polarization through Floquet Resonances in a Driven Central Spin Model

Phys. Rev. Lett.121, 090401 (2018)

Pieter W. Claeys, et al.

动力学晶格上的强关联玻色子

Phys. Rev. Lett. 121, 080401 (2018)

Cuadra等人研究了动力学晶格上由强关联玻色子组成的一维系统。为此,我们扩展了标准Bose-Hubbard模型的哈密顿量,以包含在晶格键上的额外自由度。作者们表明,这种最小模型展示出的现象与费米子-声子模型有关。特别地,作者们发现了Peierls跃迁的玻色子模拟,其中底层晶格的平移对称性是自发破缺的。这提供了在具有相互作用的情况下获得拓扑绝缘体的动力学机制,与电子的Su-Schrieffer-Heeger模型类似。本文数值的表征了系统的相图,展示了不同类型的键级波和拓扑孤子。最后,作者研究了使用原子系统实现该模型的可能性。(马宇翰)

用单电子自旋量子传感器对电子间

Strongly Correlated Bosons on a Dynamical Lattice

自旋依赖的奇异相互作用施加限制

Daniel González-Cuadra, et al

通过金刚石单个NV色心,作者在微米尺度下建立了轴矢量调制的电子自旋之间的相互作用的新实验值边界。在激光的泵浦下,对三联苯掺杂的并五苯-d14单晶提供了极化电子自旋的源。通过对NV色心极化信号的测量,作者给出了10到900微米范围内对奇异电子耦合大小的限制。特别的,得到的500微米耦合的上界比之前一个实验所给出的,严格了一个数量级。本文的结果证明,NV色心可以作为有前景的平台,帮助人们探寻超出标准模型的理论所预言的新粒子。

Phys. Rev. Lett.121, 090402 (2018)

Constraints on a Spin-Dependent Exotic Interaction between Electrons with Single Electron Spin Quantum Sensors

通过模式选择光子测量的

Xing Rong, Man Jiao, et al.

量子限制时频估计

Phys. Rev. Lett. 121, 080402 (2018)

通过投影到复杂的光学模式轮廓上,可以用量子极限的精度估计任意小的物体之间的间隔,而不会由于重叠的强度轮廓而产生不确定性。在本文中,使用整形超快脉冲的模式选择的和频率产生,Donohue等人将这些技术扩展到时频域。作者在实验上解决了对比其光波段带宽小十倍的单光子能级信号非相干混合的时间和光谱分离,其精度比Cramér-Rao界限提高了十倍。(马宇翰)

利用由高红移类星体构成的

Quantum-Limited Time-Frequency Estimation through Mode-Selective Photon Measurement

随机测量装置的宇宙Bell实验

J. M. Donohue, V. Ansari, et al

[编辑推荐语]两个组已经在宇宙尺度上排除了局域实在论,其中一个组使用恒星,去除了观测漏洞,另一个组使用了遥远的类星体。

Phys. Rev. Lett.121, 090501 (2018)

本文给出关于极化纠缠光子的宇宙Bell实验。其中,测量装置在实时间测量了来自高红移类星体的,已经传播了几十亿年的光子的波长。该实验同时保证了局域性。假设所有被探测光子公平取样,并且类星体光子波长没有在发射和探测之间被选择性地改变或者预先查看,作者观测到统计上明显违背Bell不等式的有9.3个标准偏差,这对应着估算出的p值≲7.4 × 10−21。这项实验将最近一次可能观察到局域实在性利用“自由选择”漏洞导致Bell不等式违背的时间倒推到了至少78亿年之前。也就是说,该实验从实验中过去光锥(从宇宙大爆炸到现在)的96%的时空体积中排除了上述事件。

随机热力学中的反正弦定律

Cosmic Bell Test Using Random Measurement Settings from High-Redshift Quasars

Barato等人证明了热力学流超过其平均值所花费的时间比例遵循反正弦定律,这是Lévy在研究布朗运动时所获得的著名结果。在平均线以上或以下有长条纹的随机流比那些在平均线以上或以下花费相似时间比例的随机流更有可能发生。布朗卡诺热机给出的实验数据证实了作者们的理论预言。作者还推测与流相关的另外两个随机时间服从反正弦定律:流达到其最大值的时间和流最后一次超过其平均值的时间。这些结果特别适用于分子马达、量子点和胶体系统。(马宇翰)

Dominik Rauch, et al.

Arcsine Laws in Stochastic Thermodynamics

Phys. Rev. Lett. 121, 080403 (2018)

Andre C. Barato, et al

不含探测和局域漏洞的

Phys. Rev. Lett.121, 090601 (2018)

对过去局域实在论的检验

超导量子比特中能量弛豫时间的涨落

[编辑推荐语]两个组已经在宇宙尺度上排除了局域实在论,其中一个组使用恒星,去除了观测漏洞,另一个组使用了遥远的类星体。

超导量子比特是用于实现量子计算的一个有吸引力的平台,鉴于它们已经实现了高保真量子门、并展示了对适度系统尺寸的可扩展性。然而,由于超导量子比特的能量弛豫时间在频率和时间上可能产生不可预测的波动,稳定它们的能量弛豫时间是一个突出的挑战。在本文中,Klimov等人使用量子比特作为光谱和时间探针来探测单个二能级系统的缺陷,以提供它们是最大涨落来源的直接证据。本研究为校准、设计和制造有稳定性能的量子比特奠定了基础。(马宇翰)

受启发于最近实验上测试局域实在论的出色进展,本文报道了一个实现相距183m的效率大于78%的纠缠光子对试验。进一步利用处在天空中相对位置的恒星所发出的宇宙光子的随机性,本文不仅同时去除了局域性和探测漏洞,也测试了对发生在11年前事件局域隐变量机制的零假设(比先前的实验多了13个数量级)。在考虑了测量装置内存在的偏差之后,作者得到了p值的一个上界为7.87 × 10−4,这明显以高可靠性排除了可能的局域隐变量模型。人们可以使用大口径望远镜,利用类星体发出光子的随机性,对局域隐变量机理的时间限制进一步往宇宙历史中推进。

Fluctuations of Energy-Relaxation Times in Superconducting Qubits

Test of Local Realism into the Past without Detection and Locality Loopholes

P. V. Klimov etal.

Ming-Han Li, Cheng Wu, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 090502 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 080404 (2018)

动力学大偏差的反常标度

受囚禁一维玻色气体中两杂质的合并

在稳态下驱动的非平衡过程中,对可观测量的时间积分的典型值和涨落可以用大偏差函数表征,这将熵和自由能推广到了非平衡系统。这些函数的定义涉及一个与热力学极限相似的尺度极限。在不考虑长程关联的情况下,其中的积分时间τ是呈线性形式。除非考虑的过程具有长程关联时,τ通常被替换为τξ,其中ξ≠1。在本文中,Nickelsen和Touchette证明了在没有长程相关性的情况下,在简单如郎之万方程所描述的马可夫过程中,这种大偏差中关于时间的反常幂律标度也可能出现。作者使用路径积分来描述这种标度背后的机制,并讨论它在更一般过程中的物理结果。(马宇翰)

本文研究了含有两个可移动杂质粒子的一维囚禁玻色气体的基态。为了研究该体系,作者发展了一种变分过程,其中,杂质粒子的坐标作为慢变量。作者利用小系统中获得的精确结果,证实了上述方法的可靠性。接着,作者讨论了由约百个原子组成系统中的能量和对密度。作者证明非相互作用玻色杂质会聚团。为了解释聚团现象,作者计算并且讨论了简谐势阱中杂质-杂质之间的势场。另外,作者计算了环中静止杂质之间的力(以Casimir力的形式),并且对比了两种等效势场的差异:一个通过平均场近似得到,另一个来源于单声子交换。本文中的研究方式和发现对于超出极化子模型来理解具有多杂质的现代一维冷原子系统具有重要作用。

Anomalous Scaling of Dynamical Large Deviations

Coalescence of Two Impurities in a Trapped One-dimensional Bose Gas

D. Nickelsen and Hugo Touchette

A. S. Dehkharghani, et al.

Phys. Rev. Lett.121, 090602 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 080405 (2018)

长程相互作用的量子自旋链中的准粒子

量子多体系统中对测量的基本限制

Vanderstraeten等人用变分矩阵乘积态技术研究了带有长程相互作用的量子自旋链中的准粒子。可以证明,即使当关联长度变得很大以及在拓扑非平凡的情况下,如自旋子,局域准粒子假设也可以非常精确地捕捉到这些元激发。并且由他们的研究表明,Lieb-Robinson限制的破缺是由色散关系中尖点的出现而产生。当长程相互作用可调时,出现的不同准粒子的交叉就是证据。(刘宁)

动力学测量方案在量子多体系统中是一个重要的工具,尤其是对量子模拟的时代来说。文中,作者解决了以下问题:如果已有一组特定实验可实现的测量方法并且可以将它在时间演化中扩展,那么一般性的测量是否可以被有效实施?对于含有时间演化的问题,文中考虑了两种情形:(a)依据酉回路的演化和(b)由可含时控制的哈密顿量产生的演化。作者发现,为了达到提前设定的精度,特定测量所需的时间一般随系统尺寸以指数增长——这是一个基本的限制。对以上结论的论证依据:在具有相同谱的可观测量流形上构造“ε-填充”并且将它们的基数和量子回路中“ε覆盖”以及酉时间演化算符的基数相比较。前者与Grassman流形的研究相关。

Quasiparticles in Quantum Spin Chains with Long-Range Interactions

Fundamental Limitations for Measurements in Quantum Many-Body Systems

Laurens Vanderstraeten, et al.

Thomas Barthel and Jianfeng Lu

Phys. Rev. Lett. 121, 090603 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 080406(2018)

在一维强关联原子气体中

不可逆动力学映射的量子马尔科夫性的

约瑟夫森振动的阻尼

可分性和信息流的概念

Polo等人研究了两个被局域化势垒分离的一维强关联玻色子云的约瑟夫森振动。在不可穿透玻色子极限(impenetrable-bosonlimit)下,使用量子郎之万方法和精确Tonks-Girardeau解,他们确定了粒子数不平衡的动力学演化,并且表明了约瑟夫森振动中的有效阻尼由势垒高度、相互作用强度和温度决定。他们证明了来源于量子涨落和热涨落的阻尼必然会在强关联气体中出现。由于此模型的密度相的对偶性,同样的结果可以用在弱势垒耦合不同角动量态的一维环中的粒子流振动。(刘宁)

作者分析了任意(不一定可逆)动力学映射中完全正(CP)可分性和无信息回流之间的关系。众所周知的是:CP可分性总表明无信息回流。另外,这两个概念在可逆映射中完全等价。文中证明,在不可逆映射中无信息回流总表明完全正传播子的存在,而该传播子不一定是保持迹(trace)不变的。有趣的是,对于很大一类保持像(image)非增的动力学映射,传播子是保持迹不变的,因而无信息回流表明了CP可分性。这个新的结果进一步揭示了产生CP可分演化的时间局域产生子的结构。作者证明,若映射是不可逆的,耗散/退相干的正定性对于CP可分性来说不再是必要条件。

Damping of Josephson Oscillations in Strongly Correlated One-Dimensional Atomic Gases

Divisibility and Information Flow Notions of Quantum Markovianity for Noninvertible Dynamical Maps

J. Polo, V. Ahufinger, et al.

Dariusz Chruściński, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 090404 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 080407 (2018)

在量子交换器中的不确定因果顺序

实验中异色多光子的时间分辨干涉

量子力学允许拥有不确定因果顺序的事件发生:这可以由测量一个因果目击者来证实,就像纠缠目击者证实纠缠时那样相同的方式。在这篇文章里,Goswami等人制造了一个光量子交换器,两个算符可以出现在它们两个可能顺序的量子叠加中。这两个算符是在光子的横向空间模式上;极化相干地控制它们的顺序。他们的方案确保了算符不能被空间和时间部分所区分——这允许在目标设备上进行量子d特(quidt)的编码。并且通过构建因果目击者以及测量它的值,这个值超出确定顺序界限的18个标准偏差,来证实了在其量子交换器中没有确定的因果顺序。(刘宁)

借助线性光学网络实现的多光子干涉给量子力学基础,量子计量学以及量子计算等领域带来了意义深远的应用。特别的,即便对于最强大的经典计算机,仅具有一般数目光子的玻色采样实验就已难以处理。将小尺度实验按比例扩大需要高度不可区分的单光子,而这在很多物理系统中都可能无法实现。本文作者报道了一个时间分辨的多光子干涉实验,其中光子来自三个原子系综的量子存储器,并且在频率谱上不相互重叠。时间分辨的测量使人们可以观测非经典多光子关联绘景(correlation landscape),其结果和理论计算符合得很好。关联绘景中的对称性可以反映光学网络的对称性。文中的实验可以进一步被扩展,来实现对多光子和多模式系统的玻色采样,提供了通向非全同光子的量子霸权的道路。

Indefinite Causal Order in a Quantum Switch

Experimental Time-Resolved Interference with Multiple Photons of Different Colors

K. Goswami, et al.

Xu-Jie Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 090503 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 080501 (2018)

在模拟玻色子和费米子三重系统中

二项式自旋玻璃

粒子统计的一一对应

为了给关于离散和连续耦合分布的研究一个统一的框架,作者引入了二项式自旋玻璃的概念。这类模型中,耦合强度是m个同分布的Bernoulli随机变量之和。在m→∞的连续极限下,该模型退化到高斯耦合的情形,而m=1对应着±J自旋玻璃。作者说明了,对于d维超立方晶格上的短程Ising模型,N个自旋的基态熵密度具有上界(√d/2m+1/N)ln2,并且实际上熵的标度行为和上界的标度行为一致。作者因而揭示了热力学极限和连续耦合极限的不可交换性——取极限的方式决定了是否有简并。对缺陷能量的准确计算给出了一个转变特征尺度L*(m)~Lκ,在该长度以下二项式自旋玻璃和高斯系统不可区分。因为κ=-1/(2θ),(θ是自旋刚度指数),对有限温度的自旋玻璃态系统,离散性耦合在大尺度下变得无关紧要。

在量子世界中,关联可以表现为纠缠的形式,被称为一一对应。在这篇文章里,Karczewski等人展示了另外一种类型的关联,不可分辨性也被一些一一对应的形式所限制。也就是说,如果粒子A和B模拟的是玻色子,那么粒子A和C则不能很好地模拟费米子。他们得出的主要结果在于演示了这种可能有多大程度。(刘宁)

Binomial Spin Glass

Monogamy of Particle Statistics in Tripartite Systems Simulating Bosons and Fermions

Mohammad-Sadegh Vaezi, et al.

Marcin Karczewski, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 080601 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 090403 (2018)

热-功转化的热力学限制

引力与天体物理

在由散射理论描述的系统中,存在有一个低于卡诺效率的上界,它限制了在给定输出功率的稳恒态下,热到功转化的效率。作者证明了,相互作用系统可以突破上述限制并且在热力学极限下饱和,以至于倾向线性响应极限。这个结论来源于:相互作用系统在热力学极限下,不用delta函数形式的能量过滤,就具有可以达到卡诺效率的可能性,因而不用大幅减小功率就可以实现高效率。

导读:郭敏勇;责编:高思杰

Thermodynamic Bound on Heat-to-Power Conversion

宇宙射线对超新星残骸演化

Rongxiang Luo, et al.

和动量淀积的影响

Phys. Rev. Lett. 121, 080602 (2018)

使用薄球壳近似的半解析方法,作者计算了超新星残骸(SNR)的长程演化,同时也解释了在爆炸波中宇宙射线(CRs)被加速原因。他们的方法重复出了使用最先进流体模拟方法对只含有气体的绝热辐射阶段模拟得到的结果,并且预测典型的宇宙射线加速效率可以将SNR动量沉积提高2-3倍。在气体会发生更严重的辐射损失的环境中,这种增强可以增大到一个数量级。这一结果可能对建立超新星反馈对恒星形成和星系演化的模型具有重要影响。

引力与天体物理

Effect of Cosmic Rays on the Evolution and Momentum Deposition of Supernova Remnants

导读:郭敏勇;责编:高思杰

R. Diesing and D. Caprioli

利用Gaia约束薄暗物质盘

Phys. Rev. Lett. 121, 091101 (2018)

如果暗物质的组成部分带有耗散的相互作用,在银河系中它可能会坍缩形成一个与重子盘共面的薄暗盘。有人提出暗盘可以解释包括周期性的彗星撞击等各种可观察现象。使用Gaia空间天文台发布的第一批数据,作者通过研究对恒星运动学的影响,在银河系中寻找暗盘。他们给出的新的限制不支持暗盘的存在,并且,他们还展示了对太阳邻域总物质密度的新的测量。

用GW170817观测探究中子星

Constraining a Thin Dark Matter Disk with Gaia

的潮汐形变和半径

Katelin Schutz, et al.

在本文中,作者使用双中子星合并产生的GW170817的引力波来研究中子星的潮汐形变和半径。他们借助电磁观测确定源位置和距离从而进行贝叶斯参数估计。他们还假定两颗中子星具有相同的状态方程,同时他们证明,对于质量可与产生GW170817的双中子星中之一质量相当的恒星,如果假设恒星的无量纲潮汐形变由双星系统质量比q,决定Λ1/Λ2=q6,可以有效地实现这一点。他们研究了已知的多种中子星组分质量比的情况。他们发现,对于均匀组成情况,在90%的置信区间上,潮汐形变为222+420-138,对于通过无线电观测得到的银河双中子星的质量组分情况,潮汐形变为245+453-151,对于由射电脉冲星得道的质量组分情况,潮汐形变为233+448-144。他们发现了对所有已知质量组分的双中子星常见区域半径8.9 ≤R ≤13.2 km(平均值R=10.8公里)的可信测量。他们的结果是在恒星状态方程的物理约束下对潮汐形变的首次测量,并且利用引力波对中子星的形变和半径给出了下限。

Phys. Rev. Lett. 121, 081101 (2018)

Tidal Deformabilities and Radii of Neutron Stars from the Observation of GW170817

对早期宇宙中keV-TeV暗物质

Soumi De, et al.

与质子散射的约束

Phys. Rev. Lett. 121, 091102(2018)

本文作者提出了对早期宇宙中带有质子的暗物质散射的第一个宇宙学约束,适用于质量范围为1 keV到1 TeV之间的所有暗物质。这个约束来自于对宇宙微波背景(CMB)温度、偏振各向异性以及CMB透镜各向异性的普朗克测量。它将以前的CMB约束提高了许多个数量级,可以获得极限,填补了低质量暗物质候选者的观测空白。他们专注于两个正则相互作用绘景:自旋无关和速度不依赖的自旋相关散射。他们的结果(95%的置信度)对质量1keV-1Tev的暗物质,排除了一些与自旋无关的情况。最后,他们讨论了这项研究对暗物质物理学和未来观测的意义。

有效场论强耦合机制中的单值暴胀

Constraints on Scattering of keV–TeV Dark Matter with Protons in the Early Universe

在本文中,作者针对一般的单场通量单值模型提出了一个简单的有效理论框架,对于大场值的强耦合效应可以使势能平坦化并激活更高阶导数的算符。这两种效果都可以压制张量振幅。这些模型都具有辐射和非微扰稳定性,可以维持≳60 e的暴胀。其动力学结合了大场混沌暴胀和k暴胀的特征。将张量-标量比降低到观测界限r≲0.1以下,或者将标量光谱指数ns保持在实验范围内,都可以产生等边非高斯性feqNL≃O(1), 接近当前的观测界限,或者给出非常小的r。

Vera Gluscevic and K. Boddy

Monodromy Inflation in the StrongCoupling Regime of the Effective Field Theory

Phys. Rev. Lett. 121, 081301 (2018)

G. D’Amico, et al.

无边界态的阻尼扰动

Phys. Rev. Lett. 121, 091301(2018)

本文作者在具有两个尺度因子的Bianchi IX型微型超空间中精确地计算了无边界路径积分。在该模型中,无边界的方案可以通过要求一个尺度因子初始为0,以及对第二个尺度因子的共轭动量选择一个巧妙的规范条件一起来实现。考虑到扰动的非线性反作用,他们重复出了原始半经典无边界方案的预测。特别地,他们发现大的扰动会受到强烈的阻尼,与真空态波函数一致。

基本粒子与场论

Damped Perturbations in the No-Boundary State

责编:晁伟、刘晓辉

J. Diaz Dorronsoro, et al.

标准模型费米子和无限维R对称

Phys. Rev. Lett. 121, 081302(2018)

作者在之前的工作中向人们展示了如何修补由盖尔曼提出的一个方案,该方案将N=8超引力的48个自旋-12的费米子与N=8超对称完全破缺后的标准模型的3×16个夸克和轻子对应起来。在本文中,作者进一步拓展了该方案,考虑了完整的SU(3)c×SU(2)w×U(1)Y对称,也额外引入了SU(3)f对称。该方案特别依赖于一种将N=8超引力的SU(8) R对称嵌入猜测为最大对偶E10对称的(无限维)“最大紧致”子群K(E10)的方法。作为一个副产品,该方案预言了分数电荷和强相互作用的带质量引力子。该方案还指出了E10和K(E10)如何能够超过超对称成为大统一的指导原理。

圈量子宇宙带来的

Standard Model Fermions and Infinite-Dimensional R Symmetries

量子宇宙学德西特时代

K. Meissner and H. Nicolai

文章在圈量子宇宙学的框架下重新审视了大爆炸的量子本质。哈密顿量正则化的严格应用,最初是为了圈量子引力中的哈密顿量而发展来的,导致了对反弹范式的定性修正。量子引力效应依旧会将量子反弹与确定性的经典宇宙连接起来。然而,演化的结果发现是德西特宇宙纪元的到来,并且伴随着一个普朗克量级的新兴的宇宙学常数,从而平稳地过渡为空间平坦的膨胀宇宙。

Phys. Rev. Lett. 121, 091601 (2018)

Emergent de Sitter Epoch of the Quantum Cosmos from Loop Quantum Cosmology

测量D0 → π+π−μ+μ−D0 → K+K−μ+ μ–

Mehdi Assanioussi, et al.

衰变中的角和CP反对称

Phys. Rev. Lett. 121, 081303(2018)

本文报道了D0→ π+π−μ+μ−和D0→ K+K−μ+μ–衰变中双μ子对的向前向后反对称(AFB),三重产生反对称(A2ϕ)以及电荷-宇称-共轭反对称(ACP)的首次测量。这些测量使用了从2011到2016年间LHCb实验采集的质子质子对撞数据,这些数据对应于5fb-1积分亮度。这些测得的反对称为AFB(D0→π+π−μ+μ−)=(3.3±3.7±0.6)%, A2ϕ(D0→π+π−μ+μ−)=(−0.6±3.7±0.6)%, ACP(D0→π+π−μ+μ−)=(4.9±3.8±0.7)%, AFB(D0→K+K−μ+μ−)=(0±11±2)%, A2ϕ(D0→K+K−μ+μ−)=(9±11±1)%, ACP(D0→K+K−μ+μ−)=(0±11±2)%,这里第一个不确定度是统计误差第二个为系统误差。本文还测量了作为双μ子对质量函数的反对称。测量结果和标准模型预言相一致。

高阈值区域的关联函数及其在原初黑洞

Measurement of Angular and CP Asymmetries in D0→ π+π−μ+μ−and D0→ K+K−μ+μ– Decays

初始小尺度聚类的应用

R. Aaij et al. (LHCb Collaboration)

LIGO首次直接观测到双黑洞的合并之后,原初黑洞(PBHs)再次成为人们关注的焦点。人们对PBH在形成时聚集程度的性质还缺少了解。这个性质对早期宇宙时原初黑洞合并的有效性以及观测约束有重要意义。在这项工作中,作者研究了早期宇宙中大密度涨落引力坍塌形成的PBH的初始聚类。他们给出了一个简单而一般的论证,表明在这种情况下,不应出现在非常小的尺度上,超出随机泊松分布的聚类。他们在假设潜在密度场是高斯分布的情况下,明确地解释了这个结果。此外,他们得到一个新的解析表达式,用于计算高阈值波动的两点关联函数,将以前的结果推广到任意间隔,而且比PBH聚类具有更多的意义。

Phys. Rev. Lett. 121, 091801 (2018)

Correlation Function of High-Threshold Regions and Application to the Initial Small-Scale Clustering of Primordial Black Holes

使用自旋交换无弛豫时间的磁力计

Yacine Ali-Haïmoud

在轴子质量为亚MeV范围对奇异自旋

Phys. Rev. Lett. 121, 081304(2018)

和速度依赖的相互作用的实验限制

对于有无非重子冷暗物质宇宙学高红移

作者使用高灵敏自旋交换无弛豫时间(SERF)磁力计来搜索极化电子奇异的自旋和速度依赖的相互作用,磁力计用来提供极化电子和磁场探测器。本实验旨在灵敏地探测在SERF蒸汽单元中的极化电子与固态质量中的非极化核子间的奇异相互作用的类磁场效应。作者报道了实验对轴子质量<10-3eV的耦合常数的限制为10-19。

21厘米吸收信号的平均深度的预测

Experimental Constraint on an Exotic Spin- and Velocity-Dependent Interaction in the Sub-meV Range of Axion Mass with a Spin-Exchange Relaxation-Free Magnetometer

本文作者对有和没有非重子冷暗物质的两种宇宙学模型,其高红移时21厘米吸收信号的预期做了分析。由于暗物质的存在,早期宇宙的膨胀速度降低很快,如果没有暗物质的话,速度趋势大致是滑行。当吸收达到预期时,这导致整个时期中具有不同的路径长度,结果是,在没有暗物质的情况下,预期吸收前面应该有一个大于2的因子。对这种信号的观测可能会促使人们拓展引力理论以代替暗物质模型。

Young Jin Kim, et.al.

Predictions for the Sky-Averaged Depth of the 21 cm Absorption Signal at High Redshift in Cosmologies with and without Nonbaryonic Cold Dark Matter

Phys. Rev. Lett. 121, 091802 (2018)

Stacy S. Mc Gaugh

使用ATLAS探测器测量13TeV

Phys. Rev. Lett. 121, 081305(2018)

质子-质子对撞下的Soft-Drop喷注质量

暴胀时期声速共振的原初黑洞

喷注亚结构观测量显著地延展了大型强子对撞机搜索超出标准模型物理的项目。理论计算提供了许多第一性原理的工具但是至今为止还没有实验与超过领头对数的理论结果的比较。这类比较对于探测强子对撞机尚未探测过的QCD共线区域以及理解在LHC广泛应用的喷注亚结构的性质有着重要的效果。本文报道了第一个在强子对撞机上的喷注亚结构的测量,这些亚结构观测量也被理论计算到了次次领头对数的精度。实验测量了以log10ρ2为函数的归一化的微分散射截面,这里ρ是soft-drop修剪过后的喷注质量与未修剪的喷注横动量的比值。该物理量的测量使用了由ATLAS探测器采集的13TeV, 32.9fb-1质子质子对撞中产生的双喷注数据。

文章报道了由具有振荡行为的声速参数引起的原初密度扰动,带来的共振效应的新现象,其可以一般地导致在早期宇宙中形成原初黑洞。对于一般的暴胀场,它能引起原初密度涨落,并且其传播由声速的平方这个参数控制。一旦这个参数在暴胀期间表现出震荡行为,在临界长度尺寸附近,暴胀场涨落会发生明显的共振效应,这导致原初功率谱中出现明显峰值。凭借这种强大的机制,对于很大参数范围内的暗物质来说,会有足够的丰度可以产生带有特定质量函数的原初黑洞。

Measurement of the Soft-Drop Jet Mass in p p Collisions at √s = 13 TeV with the ATLAS Detector

Primordial Black Holes from Sound Speed Resonance during Inflation

M. Aaboud et al. (The ATLAS Collaboration)

Yi-Fu Cai, Xi Tong and et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 092001 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 081306(2018)

χb1(3P)和χb2(3P)的观测及其质量的测量

使用DarkSide-50实验寻找低质量暗物质

本文使用由CMS采集的质子质子事例样本,通过ϒ(3S)γ衰变观测到了χb1(3P)和χb2(3P)态。数据是在质心能量为13TeV积分亮度为80fb-1采集的。ϒ(3S)介子通过双μ子衰变道来确认,而低能光子通过在硅示踪器中转化成为正负电子对来探测,由此也导致了χb2(3P)的质量分辨率为2.2MeV。这是首次J=1和2的态被很好地分辨并且他们的质量分别被测量:10513.42±0.41(统计)±0.18(系统) MeV 以及10524.02±0.57(统计)±0.18(系统) MeV,他们由比较ϒ(3S)的质量的世界平均值来确定,该平均值的误差为0.5MeV。实验测得的质量劈裂为10.60±0.64(统计)±0.17(系统) MeV。

本文作者展示了他们使用6786.0kg d曝光的低放射性氩做靶,对质量低于20GeV/c2的弱相互作用的暗物质寻找的结果。数据来自于Laboratori Nazionalidel Gran Sasso的DarkSide-50设备。分析基于电离信号,对于这种信号,在0.1 keVee下,DarkSide-50时间投射电离室完全可以有效工作。在0.5keVee下,检测器中观察到的速率约为1.5 event/keVee/kg/d,几乎完全可以由已知的背景源来解释。对于自旋无关的弱相互作用带质量的暗物质的横截面,在核子上,他们在1.8GeV/c2以上,得到了一个90% C.L. 的排除极限,并且,在1.8-6GeV/c2的范围内,将暗物质的排除区域扩展到以往的限制以下。

Observation of the χb1(3P) and χb2(3P) and Measurement of their Masses

Low-Mass Dark Matter Search with the Dark Side-50 Experiment

A. M. Sirunyan et al. (CMS Collaboration)

Dark Side Collaboration

Phys. Rev. Lett. 121, 092002 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 081307(2018)

测量Ω0c强子的寿命

基本粒子与场论

本文报道了使用LHCb收集的质心质量为7,8TeV,积分亮度为3fb-1的质子-质子对撞产生的数据获得的Ω0c的寿命的测量。样本包含了大约1000个Ωb−→Ωc0μ−ν¯μX的信号衰变事例。这里Ωc0强子由pK−K−π+末态来确定而X代表衰变过程中一切没有被探测的粒子。实验测得的Ω0c的寿命为268±24±10±2fs。这里的误差分别为统计误差,系统误差以及由D+寿命的不确定度带来的误差。测得的数值近乎于当前世界平均值的四倍,与当前的世界平均值不一致。

责编:晁伟、刘晓辉

Measurement of the Ω0c Baryon Lifetime

无质量平面理论中

R. Aaij et al. (LHCb Collaboration)

散射振幅的全部圈极点

Phys. Rev. Lett. 121, 092003 (2018)

在无质量量子场论中,朗道方程在类似于电路理论中的图操作下是不变的。利用关于平面电路的Y-Δ可还原性的定理,作者证明了在任何无质量平面理论中,在任何有限圈级别,n粒子散射振幅的第一类朗道奇点的集合是特定n-粒子⌊(n−2)2/4⌋“ziggurat”圈图的子集。作者确定了n=6的奇点轨迹,并发现它对应于超对称理论里六边形自举中符号字母的消失。作者深入讨论了其在超对称理论中的进一步含义。

原子核物理

All-Loop Singularities of Scattering Amplitudes in Massless Planar Theories

责编:耿立升

Igor Prlina, et al.

通过A(e, e′pp) 反应研究

Phys. Rev. Lett. 121, 081601(2018)

短程关联核子对的质心运动

利用13TeV的ATLAS探测器

短程关联(SRC)核子对是原子核组成非常重要的部分,包含了几乎所有动量高于费米动量(kF)的核子。与费米动量kF相比,短程关联对的相对动量很大,质心动量更小,这表明核子对中的核子彼此间距很小。确定短程关联对的质心动量分布对于理解关联对的形成过程至关重要。在本文中,CLAS合作组的Cohen等人从A(e, e′pp) 反应的测量中提取了碳原子核中的质子质子短程关联对的质心运动,并首次提取了更重的、质量数不对称的铝,铁以及铅中的质子质子短程关联对的质心运动。他们发现这些原子核的关联对质心运动可以通过一个窄宽度的三维高斯分布描述,高斯展宽的范围从140到170MeV/c,该数值和两个处于平均场中核子的动量之和近似一致。提取的数据和理论计算结果的比较表明短程关联核子可以认为是由平均场中处于特定量子态的两个核子形成的。(王亚坤)

搜索低质量Dijet共振态

Center of Mass Motion of Short-Range Correlated Nucleon Pairs studied via the A(e,e’pp) Reaction

大型强子对撞机上的ATLAS探测器对亚TeV质量的dijet共振态的探索可以被适用于单举单-jet触发的带宽在统计上做出限制,其低横动量的数据采集率远远低于标准模型中的多jet产生。该文章讨论了dijet的最新搜索结果,其通过仅仅记录喷射触发算法给出的事件信息来克服该限制,从而允许更高的事例率并减少存储需求。此次搜索针对400-1800 GeV范围内的低质量dijet共振态。分析的数据亮度为29.3 fb-1,质心能为13 TeV。没有发现超出事例,限制是根据新粒子模型和与标准模型夸克有轴矢量耦合的暗物质模型的对dijet质量分布的高斯型的贡献而做出的。

E. O. Cohen et al.

Search for Low-Mass Dijet Resonances Using Trigger-Level Jets with the ATLAS Detector in pp Collisions at √s=13TeV

Phys. Rev. Lett.121, 092501 (2018)

M. Aaboud et al. (ATLAS Collaboration)

原子、分子与光学

Phys. Rev. Lett. 121, 081801 (2018)

导读:宋新秀;责编:张文凯

观察到半轻衰变D0→a0(980)−e+νe

空间平移诱导的离散时间晶体

和D+→a0(980)0e+νe的证据

离散时间晶体是非平衡系统所特有的一个相,其中离散时间平移对称性是自发破缺的。迄今为止,大部分所提出的传统时间晶体都依赖于现场的对称性的自发破缺和相应的对称操作。本文提出了一种新的时间晶体,称为“空间平移诱导的离散时间晶体”,它是通过空间平移及其对称性破缺来实现的。由于空间平移的特性,在这种新的时间晶体中,各种时间晶体序只能通过改变填充而不改变驱动协议来出现。另外,作者证明了电荷或自旋的局部传输展示了一个非平凡的振荡,它使得时间晶体序的检测和应用成为可能,并提供了包括量子电路有前途的平台。本文的方案在各种量子模拟器中开辟了通过空间平移实现时间晶体序的新途径。

利用BEPCII实验的BESIII探测器收集的质心能为3.773GeV、积分亮度为2.93 fb-1的数据,本文报道了观测到衰变道D0→a0(980)−e+νe, 和衰变道D+→a0(980)0e+νe的证据,其置信度分别为6.4σ 和2.9σ。衰变绝对分支比为:B(D0→a0(980)−e+νe)×B(a0(980)−→ηπ−)=[1.33+0.33−0.29(stat)±0.09 (syst)]×10-4 和 B(D+→a0(980)0e+νe) ×B(a0(980)0→ηπ0)= [1.66+0.81−0.66(stat) ± 0.11 (syst)]×10-4。这是第一次在D0的半轻衰变中测量到a0(980)介子,这为探索a0(980) 态的性质翻开了新的篇章。

Spatial-Translation-Induced Discrete Time Crystals

Observation of the Semileptonic Decay D0→a0(980)−e+νe and Evidence for D+→a0(980)0e+νe

Kaoru Mizuta, et al.

M. Ablikim et al. (BESIII Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 121, 093001 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 081802 (2018)

基于激光的亚稳态氪的产生

分支随机行走的起源

本文演示了在长寿命1s5态下使用激光激发产生亚稳态氪的过程。实验中使用了脉冲光参量振荡激光器并让其工作于215 nm附近,原子则通过该波段的双光子吸收过程被激发到2p6状态,然后原子迅速衰减到亚稳态,其分支比为75%。作者还利用密度矩阵形式建立了相互作用动力学模型,并将其与实验观测相结合,计算出了光电离和双光子吸收横截面。与传统的亚稳态生产方法相比,该方法在对样品加热最少的情况下,展示了高密度亚稳态氪生产的巨大潜力。在这里,作者展示了高达每脉冲2%的亚稳态产生效率。当结合作者开发的密度矩阵模型,新的实验结果表明,在最优条件下,部分效率可以达到30%。

与衍射电子-核子散射

Laser-Based Metastable Krypton Generation

本文指出衍射电子-核子散射事件和一维分支随机游走的实现之间的类比,其根据它们边界附近的粒子谱系树的高度进行选择。这种对应关系在逐事件的衍射图像中变得透明,强调胶子演化的统计特性,从中直接得出新的定量预测:我们能够确定衍射产生的总不变质量的分布,这是一个有趣的可观测量,可以在未来的电子-等离子体碰撞试验中进行测量。

M. A. Dakka, et al.

Diffractive Electron-Nucleus Scattering and Ancestry in Branching Random Walks

Phys. Rev. Lett. 121, 093201 (2018)

A. Mueller and S. Munier

P轨道波色子的自旋和角动量的

Phys. Rev. Lett. 121, 082001 (2018)

旋转对称强制耦合

原子核物理

电子的固有自旋角动量耦合具有相对论的量子起源,其中耦合产生于带电轨道,并且不会携带到电中性原子上。在这里,作者提出了一种自旋角动量与加载到二维光学晶格的p轨道带的旋量原子玻色子耦合的自发生成机制。这种自旋角动量耦合起源于超流体中的多体相关和自发对称性破缺,其关键成分是自旋-通道量子涨落和近似旋转对称性。由此产生的自旋角动量相互交织的超流体具有狄拉克激发。在相邻位点存在化学势差的情况下,它提供了对称保护拓扑绝缘体的玻色模拟。通过动力学平均场计算,发现这种新型超流体是一种通用的低温相,它仅在强相互作用和偶数整数填充时会让位于Mott局域化。作者显示了达到该相所需的温度在目前的实验中是可以实现的。

责编:耿立升

Rotation-Symmetry-Enforced Coupling of Spin and Angular Momentum for p-Orbital Bosons

在中心对撞能量√sNN=8.16 TeV

Yongqiang Li, etal.

高多重性p+Pb 对撞中的

Phys. Rev. Lett. 121, 093401 (2018)

粲强子和奇异强子的椭圆流

强相互作用费米气体的高灵敏度射频光谱

Sirunyan 等人利用CMS实验组收集的中心对撞能量为√sNN=8.16 TeV的p+Pb对撞过程的数据样本,测量了粲强子(D0)和奇异强子(K S 0 , Λ, Ξ−, Ω− )的椭圆方位各向异性系数(v2)。他们在高多重性(185≤Noffflinetrk≤250, Noffflinetrk指主要反应过程的数目)p+Pb对撞过程产生的所有粒子中都观测到一个源于长程(|Δη|>1, η指赝快度)方位关联的非常强的正的v2信号。此次测量是对小体系中重味强子可能存在的长程集体性的首次观测。该结果意味着粲夸克的v2比轻夸克的小,可能反应了粲夸克的集体行为比轻夸克的要弱。同时,作者并没有在中心对撞能量为√sNN= 5.02TeV的Pb+Pb对撞中观测同样的该效应。(肖杨)

射频光谱技术是超冷气体领域中最强大的探测技术之一。本文报道了一种新颖的射频光谱方案,借由它可以检测极少量原子的非常微弱的信号。与之前的研究相比,使用这种方法,作者可以将实验可检测的光子-能量范围扩展了一个数量级。作者还直接验证了具有短程相互作用的费米子的一个通用性质,即射频谱尾部一直到相互作用尺度都符合幂律缩放。另外,作者还高精度地确定了不同相互作用强度下的陷阱平均接触参数。文中最后,作者利用这项技术精确测量了Feshbach分子在扩展磁场范围内的结合能。这些数据可以被用于提取40K的两个最低能级之间的Feshbach共振的新标度。

Elliptic Flow of Charm and Strange Hadrons in High-Multiplicity p + Pb Collisions at √sNN= 8.16TeV

High-Sensitivityrf Spectroscopy of a Strongly Interacting Fermi Gas

A. M. Sirunyan et al. (CMS Collaboration)

Constantine Shkedrov, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 082301 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 093402 (2018)

有限温度相对论核场理论

外磁场中冷原子散射光的局域化转变

在偶极子响应中的应用

在强静态磁场中,本文建立了具有三重简并上能级的静态两能级原子的随机三维(3D)集合中的光的局域化相图。当原子数密度ρ超过临界值ρc≃0.1k3 0时,局部模式出现在窄光谱带中,其中k0是自由空间中的光波数。在常数ρ>ρc下改变光的频率时发生的局域转变的临界指数估计为ν= 1.57±0.07。这将过渡分类为3D正交普遍性类的Anderson局域转变。

Litvinova 和Wibowo提出了一个针对有限温度的超越单圈近似的核响应理论。为了实现该目标,他们在热(虚时间)格林方程(松原温度格林方程)体系中引入了针对介质中核子核子反应振幅时间依赖部分的时间阻塞近似。他们发现引入一个软阻塞,而不是零温时的尖锐的阻塞,会使得Bethe-Salpeter 方程在有限温度时变为一个单频变量方程。他们在量子强子动力学理论(QHD)框架(在研究有限温度下核响应问题)下自洽地实现了该理论,目的在于以一种无参数的方式连接重介子的高能标的和核的介质极化效应的低能标。基于该框架,作者研究了偶偶核48Ca和100,120,132Sn的偶极子谱的温度依赖性,并且特别关注了巨偶极共振的宽度问题以及低能偶极子的强度分布。(肖杨)

Localization Transition for Light Scattering by Cold Atoms in an External Magnetic Field

Finite-Temperature Relativistic Nuclear Field Theory: An Application to the Dipole Response

S. E. Skipetrov

E. Litvinova and H. Wibowo

Phys. Rev. Lett. 121, 093601 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 082501 (2018)

偶极原子强相互作用费米气体的实现

定位缺中子硒同位素的形变

本文利用铒原子实现了一种具有可调相互作用的双组分偶极费米气体。采用晶格保护技术,作者选择性地制备两种最低自旋态的深度简并的混合物,并在光学偶极阱中进行高分辨率Feshbach光谱分析,进而确定了相对宽泛的Feshbach共振并绘制了其附近的内自旋散射长度。费米混合物在强相互作用体系中显示出显著的碰撞稳定性,为在超偶极-偶极相互作用存在下包括Cooper对到结合分子的超流体配对的研究提供了第一步。

人们研究发现,当中子数从beta稳定线附近变化到N=Z附近时,缺中子硒同位素会经历一个从长椭到扁椭的形变。然而,该形变究竟发生的确切位置仍不清楚。目前不同的理论模型给出的预言也不尽相同。这些模型的一个共同特征是形变过渡点的微妙本质,即使硒同位素从长椭组态到扁椭组态需要引入的合适自旋。Henderson 等人通过安全的库伦激发测量了放射性72Se 第一激发态的四极矩——一个潜在的形变过渡点。这是利用美国国家超导回旋加速器实验室(NSCL)里的重新加速束流设备(ReA3)的稀有同位素束流进行的首个低能量的库伦激发实验。通过缺中子硒同位素(68Se到80Se)第一2+激发态的四极矩谱(四极矩符号的变化意味着形变),他们发现对于低自旋的缺中子硒同位素,长椭到扁椭的形变发生在72Se到70Se之间。(肖杨)

Realization of a Strongly Interacting Fermi Gas of Dipolar Atoms

Localizing the Shape Transition in Neutron-Deficient Selenium

S. Baier, et al.

J. Henderson et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 093602 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 082502 (2018)

量子干涉的Hectometer再现

原子、分子与光学

腔增强的单光子源表现出具有梳状相关函数的锁模双光子状态。本文实验中的超亮光源还能发射单光子对以及双光子NOON态,分别将输出分为偶数和奇数梳状。对于偶梳光子,作者证明了典型的非经典Hong-Ou-Mandel干涉可实现84阶干涉条纹,对应于超过100米的路径长度差。而对于奇梳光子,作者观察到了单光子干涉条纹调制可以超过Hong-Ou-Mandel干涉位移范围的两倍。

导读:宋新秀;责编:严运安

Hectometer Revivals of Quantum Interference

通过磁化量子拍来观察

Markus Rambach,etal.

超高密度自旋极化H和D

Phys. Rev. Lett. 121, 093603 (2018)

本文利用圆偏振UV光脉冲对HBr和DI的光解离,测量到原子核和电子自旋-极化H和D密度至少为1019cm-3,其寿命约为10ns。此密度比使用常规连续生产方法产生的密度高约6个数量级,令人惊讶的是,该密度比该光解离方法的预期密度还要高至少100倍。作者使用拾波线圈观察到H和D磁化的超精细量子拍,即从电子到原子核及回返的相应的0.7和3ns的周期性极化转移。1019cm-3自旋极化H和D密度足以实现自旋-极化电子、质子或氘核的激光驱动的离子加速,以及核自旋-极化分子的制备,以及自旋-极化的D-T或D-3He激光聚变的演示,其所预计反应性增强约为50%。

非线性动力学和流体力学

Ultrahigh-Density Spin-Polarized H and D Observed via Magnetization Quantum Beats

责编:兰岳恒

Dimitris Sofikitis, et al.

异常点附近的拓扑波导:

Phys. Rev. Lett. 121, 083001 (2018)

缺陷免疫,慢光和损耗免疫传播

利用波函数成像法测定

在传统波导结构中传播的电磁波被不连续点反射并在损耗区域中衰减。在本研究中,研究者们将非厄米物理学和拓扑光子学的概念结合应用,彻底改变了这种典型的导波行为。为此,作者理论上首次研究了在非厄米非倒易波导中实现耦合拓扑模式之间异常点的可能性。所建议的系统是由反向偏置的各向异性材料(例如,偏置等离子体或石墨烯层)组成,具有平衡的损耗和增益分布。为了研究这种复杂的波导问题,作者提出了基于经典格林函数理论的精确分析,并阐述了耦合拓扑模态行为及其非厄米简并特性。并且发现,通过在特殊点附近操作,可以实现异常的拓扑波传播,同时具有低群速度、对不连续处后向散射的固有抗扰性以及对损耗的免疫性。这些理论发现可能会打开令人兴奋的研究方向,并激发对非厄米拓扑波导的进一步探究,从而实现在实际场景中稳健的波传播。(柴咪莎)

He2、Ne2、Ar2和H2的原子间电势

Topological Waveguiding near an Exceptional Point: Defect-Immune,Slow-Light, and Loss-Immune Propagation

本文报道了一种直接测量双原子系统原子间势能曲线的方法,即采用冷靶反冲离子动量光谱反应显微镜来测量H2,He2,Ne2和Ar2的振动波函数的平方。薛定谔方程将波函数的曲率与电势V(R)联系起来,从而提供了一种简单而优雅的方法来提取电势的形状。

S. Ali Hassani Gangaraj, et al.

Determination of Interatomic Potentials of He2, Ne2, Ar2, and H2 by Wave Function Imaging

Phys. Rev. Lett. 121, 093901 (2018)

S. Zeller, et al.

拓扑晶格上的边模和非对称波传输:

Phys. Rev. Lett. 121, 083002 (2018)

有限频率下的实验表征

光囚禁分子的Λ-增强成像

尽管拓扑力学超材料已经在理论上得到了广泛的研究,但是它们的实验表征一直处于滞后状态。为了解决这个问题,研究者们给出了拓扑笼目晶格系统的激光辅助实验表征,旨在阐明它们的面内声子和拓扑特征。Ma等人特别探讨了当理论模型中出现的理想铰链被能够支持弯曲变形的韧带替代时建立的连续弹性极限,其在现实物理格子中可以被观察到。作者揭示在理想位形下预言存在的零能松软边缘模式如何变形为局域在边缘处的有限频率声子模式。通过精心设计的激励信号探测晶格,提取和表征了复杂低频声学区域的所有特征,其中体模式和拓扑边缘模式在响应中重叠和纠缠。实验为有限频率下非常不对称波传输区间的存在提供了明确的证据。(柴咪莎)

[编辑推荐语]研究人员展示了一种超冷冷却和成像分子密集云的方法。

Edge Modes and Asymmetric WaveTransport in Topological Lattices:

本文报道使用原位Λ-增强的灰色黏胶冷却方法来对光学捕获的一氟化钙分子进行无损成像。与破坏性共振成像相比,荧光增强200多倍,另外,囚禁分子温度保持为20μK。本文实验中所获得的散射光子数量使得对单分子进行无损单次的高保真度检测成为可能。

Experimental Characterization at Finite Frequencies

Λ-Enhanced Imaging of Molecules in an Optical Trap

Jihong Ma, Di Zhou, et al

Lawrence W. Cheuk, etal.

Phys. Rev. Lett. 121, 094301 (2018)

Phys. Rev. Lett. 121, 083201 (2018)

无伴生像的全息图:一种压缩感知方法

O-与亚热碰撞能量中

由于复场的厄米对称性所产生的相位共轭波前,全息再现受到干扰。所谓的伴生像在解决逆问题时模糊了重建。在这里,研究者们定量地揭示了伴生像是如何以及多大程度上影响重建,并提出了压缩感知(CS)方法来重建完全没有伴生像的全息图。利用正则基,与波传播相关的傅里叶变换自然地满足CS的非相干条件。利用与距离相关的传播核函数,物体波衍射成清晰图案,而相位共轭波衍射成漫射图案。利用全变差稀疏约束迭代算法可以滤除漫反射共轭信号,克服全息重建的固有物理对称性。仿真和实验结果验证了可行性,并与现有的相位检索方法进行了比较。(柴咪莎)

O+和N+的相互中和作用

Twin-Image-Free Holography: A Compressive Sensing Approach

本文测量了O-与O+和N+的相互中和作用的总绝对横截面。中性产物原子动能谱中的精细分辨率(约50meV)允许研究人员可以对参与相互中和过程的原子态进行独特的识别。作者使用多通道Landau-Zener模型和离子-共价耦合矩阵元的渐近方法,计算了这两个系统的横截面和分支比,得到了低至1meV质心碰撞能量。双电子过程在单电子转移中的重要性是通过N++O-碰撞中氮原子的核心-激发构型的主要贡献来证明的。在耦合矩阵元计算中引入组态混合,可以部分计入该效应。

Wenhui Zhang, et al.

Mutual Neutralization of O− with O+and N+ at Subthermal Collision Energies

Phys. Rev. Lett. 121, 093902 (2018)

N. de Ruette, et al.

调制不稳定诱导的连续泵浦

Phys. Rev. Lett. 121, 083401 (2018)

光参量振荡器中的频率梳

自旋-轨道耦合的自旋-1极化

可以利用连续泵浦的无源非线性腔来创建新的光学频率梳。虽然大多数研究都集中在三阶“克尔”非线性相互作用,但最近的研究表明,频率梳形成也可以通过二阶非线性效应实现。在这里,研究者们通报了光学参量振荡器(OPO)配置中形成的二次梳。特别地,证明了在连续驱动OPO中,可以在泵浦频率一半左右的参数区间中产生光学频率梳。利用单时域平均场方程对OPO动力学进行建模,识别了由调制不稳定性引起的未知动力学区间,可以形成频率梳。数值模拟结果与实验观察到的光谱非常一致。此外,通过对模拟光谱相干特性分析,表明了相关梳和锁相梳的存在。研究揭示了一种以前未被注意到的动力学,尽管相关光学系统已被仔细考察过。它可以产生一类新的频率梳源,还可以通过直接访问难以捉摸的光谱区域(例如中红外)来刺激新的应用。(柴咪莎)

玻色子中向列跃迁的量子场论

Modulation Instability Induced Frequency Comb Generation in a Continuously Pumped Optical Parametric Oscillator

本文理论上研究了一维连续介质中自旋-1的极化玻色子的超冷气体,该气体受到线性和二次塞曼场以及拉曼诱导自旋轨道耦合的影响。在专注于背景场的微扰处理区间,作者在低能耗领域解析求了该模型;即表征了相关的相位和它们之间的量子相变。取决于有效二次塞曼场的符号ε,出现了两个具有明显向列顺序的超流相。此外,作者还发现了在强耦合下自旋无序的超流体相。作者结合重正化群计算和对偶变换来研究相变的本质。当ε= 0时,一行自旋-电荷分离的Luttinger液体分裂了两个向列相,并且在强耦合下向自旋无序状态的转变是属于Berezinskii-Kosterlitz-Thouless类型。相比之下,当ε≠0时,分离向列和强耦合自旋-无序相的量子临界理论,在电荷扇区中包含Luttinger液体,该液体与自旋扇区中的Majorana费米子相耦合(即把ε为有限值的临界理论映射到量子临界Ising模型,该模型与电荷Luttinger液体耦合)。由于洛伦兹对称性的存在,两者都具有相同的对数发散速度。最后,作者讨论了研究结果的实验特征,这些特征与23Na的超冷原子气体正在进行的实验有关。

S. Mosca, M. Parisi, et al.

Quantum Field Theory of Nematic Transitions in Spin-Orbit-Coupled Spin-1 Polar Bosons

Phys. Rev. Lett. 121, 093903 (2018)

E. König and J. Pixley

快速流中的液膜的平衡形态及其稳定性

Phys. Rev. Lett. 121, 083402 (2018)

通过实验和模型研究了悬浮液膜在外部流动影响下形成气泡过程中的变化。研究者们识别了一族非最小但稳定的平衡形状,在流速达到临界值前有效,超过临界值,膜不稳定地膨胀。模型考虑了观察到的非线性形变和力。方程解图中的鞍结分岔和折叠分岔表明,高速气泡的形成由于失去平衡而造成,低速气泡的形成是由于形状过度膨胀失去其稳定性而造成的。(柴咪莎)

固体中单色中心的腔增强拉曼发射

Equilibrium Shapes and Their Stability for Liquid Films in Fast Flows

本文证明了固体中单个原子缺陷的腔增强拉曼发射,所用实验平台是钻石中一个与单片钻石光子晶体腔耦合的单一的硅空位中心。该空腔使得拉曼发射(100 GHz)的频率调谐范围达到前所未有的程度,大大超过了金刚石纳米结构中硅空位中心的光谱不均匀性。作者还证明了腔体选择性地抑制了声子激发的自发发射,从而降低了拉曼光子产生的效率。本文的研究结果为研究光子-介导的纳米光子平台中固态量子发射体之间的多体相互作用铺平了道路。

Likhit Ganedi, et al.

Cavity-Enhanced Raman Emission from a Single Color Center in a Solid

Phys. Rev. Lett. 121, 094501 (2018)

Shuo Sun, et al.

等离子体与束物理

Phys. Rev. Lett. 121, 083601 (2018)

责编:陈少永

测量单光子时间光谱波函数

倾斜电子脉冲

光的时间光谱模式为了解量子系统本质提供了一个基本窗口,并为信息编码提供了一种鲁棒的方法。因此,在单光子水平上精确表征光的时间光谱状态的方法在理解单光子源及其在新兴光学量子技术中的应用中起着重要的作用。在这里,本文演示了一种光学无参照方法,它融合了超快计量和单光子光谱检测技术,以表征所预测的单光子的脉冲模式结构。

[编辑推荐语]研究者们用太赫兹光脉冲交叉穿过电子束产生了一种倾斜的电子束脉冲,为电子显微镜提供了更高的时间分辨率。

Measuring the Single-Photon Temporal-Spectral Wave Function

Ehberger等人提出了一种利用单周期太赫兹脉冲倾斜作用于电子透射镜从而产生和调制倾斜电子束的全光学方法。该方法能够在几乎任意目标位置产生带有选定倾斜角的飞秒电子脉冲。实验与理论进一步揭示出,电子束脉冲前沿的倾斜与角色散有直接的关联。从量子力学的角度来看,这种关联对于任何相干度的粒子束都是普遍成立的。这些结果都表明超短电子束脉冲也能像飞秒激光脉冲一样在时间和空间上成形,但其波长超过激光波长的105倍,且能达到亚纳米级别的成像分辨率。(杨生鹏)

Alex O. C. Davis, etal.

Tilted Electron Pulses

Phys. Rev. Lett. 121, 083602 (2018)

Dominik Ehberger et al.

光学势和Casimir-Polder势的非叠加性

Phys.Rev. Lett. 121, 094801 (2018)

由近表面的非共振激光场辐射的原子,预期会经历两种基本电势的总和,即激光场的光学势和表面的Casimir-Polder势。在这里,本文报告了一种新的非叠加性电势,即激光诱导的Casimir-Polder势,它源于原子与激光和量子真空的相关耦合。作者将这个结果应用于实验上可实现的原子镜的场景,其中瞬逝激光束从表面泄漏,并证明非叠加性项对于实际的实验参数是很重要的,可以将潜在的势垒转化为势阱,因此可被用于捕获近表面的原子。

三维碰撞等离子体中

Nonadditivity of Optical and Casimir-Polder Potentials

比尔曼电池介导磁重联

Sebastian Fuchs, etal.

近期实验证实了碰撞等离子体羽流间的磁重联,其在等离子体中的重联磁场是通过比尔曼电池效应(Biermann-battery effect)自行产生的。Matteucci等人通过全动理学三维模拟,展示了这些实验中的磁场和等离子体的全部演化过程,及膨胀羽流的自洽磁场的产生。两个等离子体的碰撞驱动电流片的形成,重联在该电流片中发生,且对时间和空间具有强烈的依赖性,此发现揭示了一种新的三维重联机制。具体而言,模拟观察到一个快速、垂直局域化的比尔曼介导磁重联,该重联是一种固有的三维过程:电流片中的温度剖面与平面外消融密度剖面耦合,共同破坏流入的场线,并将下游的场重新连接起来。比尔曼效应和无痕电子压力张量共同维持快速重联,但等离子体团的发展似乎调节着后者的贡献。作者们提出了一个简单通用的公式来考虑比尔曼介导重联在一般天体物理场景中的相关性。(秦晨,牟茂淋)

Phys. Rev. Lett. 121, 083603 (2018)

Biermann-Battery-Mediated Magnetic Reconnection in 3D Colliding Plasmas

非线性动力学和流体力学

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