Nature、Science 一周论文导读（上）

审校 访冬 朱梦轩

物理学

Physics

Quantum and isotope effects in lithium metal

金属锂的量子和同位素效应

Graeme J. Ackland et al.

http://science.sciencemag.org/content/356/6344/1254

（导读 魏甜甜）数十年来，人们认为最简单的金属元素锂，具有复杂的基态晶体结构。通过 X 射线衍射和多尺度模拟，作者证明马氏体基态处于亚稳态。作者发现锂的同位素在相似的热程下，马氏体相变温度具有相当大的差异。通过解决量子动力学复杂性，我们证明面心立方（ fcc ）结构的锂处于基态，并且已经通过降压法成功合成。

Abstract

Breaking Lorentz reciprocity to overcome the time-bandwidth limit in physics and engineering

洛伦兹互易性破缺克服物理学和工程中的时间带宽极限

K. L. Tsakmakidis et al.

http://science.sciencemag.org/content/356/6344/1260

（导读 田莉）对任何光学系统，频率范围 Δω 与周期 ΔT 严格遵守关系 ΔT·Δω~ 2π，这限制了所有类型的谐振腔和波导系统的性能。作者指出这种“基本”的限制有可能在洛伦兹互易性破缺的系统中被打破，当系统的输运性质越不对称，超过限制的程度越大。作者采用现实中的材料参数，从理论上推导了在磁化半导体异质结构中，上述限制可能会超过的数量级。该发现修正了线性时不变谐振系统的主流范式，为发展前所未有的高频率范围设备提供了可能。

Abstract

Quantum correlations from a room-temperature optomechanical cavity

室温光机械腔中的量子关联

T. P. Purdy et al.

http://science.sciencemag.org/content/356/6344/1265

（导读 晨笛）由于热运动的影响，量子测量反作用（指测量会改变被测量物体状态）通常仅能在低温条件下观测。研究人员用激光照射纳米光晶体束，通过测量其热振动和不确定关系下光力学波动引起的扰动，在室温下观察到了量子测量反作用，并基于其中的量子关联描述了实现绝对温度计的方法。

Abstract

Microscopy of the interacting Harper–Hofstadter model in the two-body limit

二体极限中哈伯-霍夫施塔特互作模型的显微术

M. Eric Tai et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v546/n7659/full/nature22811.html

（图片来源：Nature）

（导读 阿金）磁场和粒子之间的相互作用导致物质的奇异相，从而表现出拓扑序和高度量子空间纠缠。如今在超冷中性原子系统中已实现人工磁场，或者说是规范场，但却无法在多体问题上更进一步。而在本项研究中，作者使用显微原子控制和检测技术，解释了在 Harper-Hofstadter 作用模型中二体相互作用如何影响粒子的手征。本实验平台结合了研究高度纠缠的拓朴态的所有必要内容，为将来观察分数霍尔效应提供了一个有效的手段。

Abstract

 

天文学

Astronomy

On the generation of solar spicules and Alfvénic waves

太阳表面针状体和阿尔文波的产生

J. Martínez-Sykora et al.

http://science.sciencemag.org/content/356/6344/1269

图片来源：nasa.gov

（导读 阿金）遍布太阳色球层的针状体以及阿尔文波的成因一直为难解之谜。本研究借助太阳界面区成像光谱仪（ IRIS ）和瑞典一米口径太阳望远镜的观察所得，与太阳表面针状体磁流体动力的计算机模拟结果对比，揭开了这个谜团。当某磁场区域的磁张力被放大，在双极性扩散的作用下向上喷射，就产生了针状体。同时，磁张力被剧烈地释放以驱动磁流体，并加热了针状体中的等离子体，从而形成了阿尔文波。

Abstract

A massive, dead disk galaxy in the early Universe

早期宇宙中一个巨大死盘星系

Sune Toft et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v546/n7659/full/nature22388.html

图片来源：nasa.gov

（导读 雷鸣）大爆炸后 30 亿年，质量最大的星系中的一半极度收缩并停止生成新恒星。本研究借助引力透镜的放大效应在红移 z = 2.1478 处观测到这样的大质量紧致星系，该星系出乎意料呈现出了圆盘星系动力学特征。观测结果表明，早期星系必须经历结构和动力学特征的双重变化才能演变到今天的椭圆星系。

Abstract

 

A giant planet undergoing extreme-ultraviolet irradiation by its hot massive-star host

一颗受其大质量高热主星极度紫外线辐射的巨大行星

B. Scott Gaudi et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v546/n7659/full/nature22392.html

（导读 雷鸣）本文报道了一颗巨大系外行星 KELT-9b 的发现，受其大质量高热主星极度紫外线辐射，昼面温度高达 4600 K（约 4330℃），相当于 K4 型恒星的表面温度，是迄今发现最热的行星。高温使行星昼面物质分子分解成原子，大气不断蒸发。根据测算的蒸发速度，这颗行星很可能在主星燃尽之前全部蒸发消逝。

Abstract

 

地球科学

Geoscience

Strong constraints on aerosol–cloud interactions from volcanic eruptions

火山爆发对气溶胶-云相互作用的强烈限制

Florent F. Malavelle et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v546/n7659/full/nature22974.html

（导读 阿金）气溶胶-云相互作用对地球气候的影响程度尚不明确。本文通过观测冰岛霍鲁赫朗火山 2014 到2015 年间大规模的裂缝喷发，揭示出火山喷发产生的气溶胶缩小了液态云滴，导致云层亮度增加和全球平均辐射升高，而对液态云水路径影响甚微，说明云系统能够有效缓冲气溶胶变化。结果排除了过度液态云水路径反应的气候模型结果，降低了气候预测的不确定性。

Abstract

 

Nature、Science 一周论文导读（下）将于明日出炉，敬请期待！

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