Physical Review Letters 2017年119卷23期中文导读

序

言

京师物理公众号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摘要对本期所有的快报文章进行中文导读。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。

普通物理：统计与量子物理

李耿 译；责编：涂展春

相干资源理论被发展来度量有限数目线性无关态的叠加。叠加原理在量子力学的许多非经典性质当中处于核心地位。受此启发，Theurer等人引入严格的资源理论(resource theory)框架来量化有限数目的线性独立态的叠加。这个理论是相干资源理论的推广。Theurer等人给出了不产生叠加的操作的一般结构，找到了其与明确态甄别(unambiguous state discrimination)之间的基本联系，并提出了几个定量的叠加测量方案(superposition measures)。利用这个理论，Theurer等人证明了迹递减操作可以无偿完成。具体到相干理论，可以用其来解决一个重要的未解决的问题，并用其处理纯态之间的自由概率变换。最后，Theurer等人证明了线性独立的叠加是在离散设备中可靠地产生纠缠的充要条件，这为他们的叠加理论与纠缠理论之间建立了很强的结构联系。

Resource Theory of Superposition

T. Theurer, N. Killoran, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 230401 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.230401

Fadel等人提出了一种方法来证明实验观测统计量中存在贝尔关联，并且得到了新的贝尔不等式。将定义一系列满足局域隐变量模型的关联的条件进行放松，Fadel等人得到了收敛的半定规划层级结构(hierarchy of semidefinite programs)。由于这些半定规划的大小与参与系统的数目无关，从而可以利用这个技术来描述多体系统中的关联。作为例子，Fadel等人利用Science 352, 441 (2016)中的实验数据来演示了他们的方法。

Bounding the Set of Classical Correlations of a Many-Body System

M. Fadel and J. Tura

Phys. Rev. Lett. 119, 230402 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.230402

键序波(bond orderwave)相具有hopping自发二聚化的奇异特征。理论预言该相存在于离子Hubbard模型所描述的体系中，夹在的能带绝缘体相和莫特绝缘体相之间。虽然对键序波相的理论证据越来越多，但是在实验上一直没有发现这个相。考虑到最近实验上通过超冷原子气体实现了离子Hubbard模型，Loida等人提出利用超晶格调制光谱来探测键序波相的方法，并且借助含时密度矩阵重整化群和玻色化理论，证明该光谱方法可以表征伊辛型相变和KT相变，从而作为键序波相存在的证据。这个方案也有助于理解能带绝缘体相和莫特绝缘体相的激发谱。

Probing the Bond Order Wave Phase Transitions of the Ionic Hubbard Model by Superlattice Modulation Spectroscopy

K. Loida, J. Bernier, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 230403 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.230403

类比于在空间上有周期性的空间晶体，在时间上自发周期性演化的系统被称为时间晶体。空间晶体可以借助空间周期势模型来处理，同样，可以用含时周期性驱动系统作为模型来模拟时间晶体现象。周期性驱动中的无序可以导致时域上的安德森局域化，即在构形空间某一固定点探测到系统的概率以指数形式局域在某一特定时刻。Delande等人发现通过合适的无序赝周期驱动，三维系统可以在时域上展现出局域-退局域化安德森相变，这与通常的三维无序系统中的安德森相变非常类似。在实验上，有望通过超冷原子气体观察到时域上的安德森相变。

D. Delande et al.

Three-Dimensional Localized-Delocalized Anderson Transition in the Time Domain

Phys. Rev. Lett. 119, 230404 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.230404

Wong-Campos等人利用一系列超快激光脉冲实现了两俘获离子比特的量子纠缠。与以前通过库伦相互作用介导的量子纠缠不同，Wong-Campos等人的方案不需要限制在Lamb-Dicke区域，并且受到速度造成的外界噪声影响更小。为了阐述超快相位门的物理，Wong-Campos等人用十个持续20皮秒的脉冲产生了很高的纠缠率，并且证明了纠缠贝尔态具有(76±1)%的保真度。这些结果为仅通过激发局域运动模式对大批量子比特进行纠缠操作铺平了道路。

Demonstration of Two-Atom Entanglement with Ultrafast Optical Pulses

J. D. Wong-Campos et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 230501 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.230501

蒙特卡洛方法，如Gillespie算法，将化学反应简化为粒子数空间的无规行走。当系统符合充分混合假设时，相互作用时间遵循指数分布。在本研究中，Aquino等人引入了任意分布的相互作用时间和普遍的随机反应延迟。前者代表反应过程的不完全混合，后者代表外界噪声的影响。由此可以定义粒子数空间中的非均匀连续时间无规行走过程，从而得到广义的化学主方程以及推广的Gillespie算法。基于这个框架，Aquino等人得到了对应于不同相互作用时间分布的化学反应速率定律，将米氏动力学回溯到有限平均延迟时间的情形，通过宽分布的延迟时间预测了时间非局域的宏观反应动力学。非马尔科夫动力学展现出弱各态历经破缺以及局域非平衡化学反应的关键特征。

Chemical Continuous Time Random Walks

T. Aquino and M. Dentz

Phys. Rev. Lett. 119, 230601 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.230601

引力和天体物理

郭敏勇译；责编：高思杰

在引力场中的所有物体，均以相同的加速度自由下落，称为弱等效原理。为了检验弱等效原理在10^-15的精度上是否继续有效，“MICROSCOPE”卫星于2016年4月发射并运行。分析第一批数据显示，与地面上的实验相比，提高了一个数量级的精度。

MICROSCOPE Mission: First Results of a Space Test of the Equivalence Principle

Pierre Touboul et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 231101 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.231101

双中子星或中子星与恒星质量大小的黑洞并合，最终会坍缩成带有自转的黑洞，并在周围附着一个巨大的旋转圆环。除了作为伽马射线暴的准直介质外，源源不断的从吸积盘中流出的产物成为质量喷射和快中子俘获核合成的重要来源。Siegel等人对中子星并合过程中的中微子冷却吸积盘进行了三维广义相对论性磁流体动力学模拟。计算结果表明，中子星碰撞后形成的吸积流能够喷射出大量富含金和其他重元素的物质。

Three-Dimensional General-RelativisticMagnetohydrodynamic Simulations of Remnant Accretion Disks from Neutron StarMergers: Outflows and r-Process Nucleosynthesis

D. Siegel and B. Metzger

Phys. Rev. Lett. 119, 231102 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.231102

封闭的三维的量子区域，可以通过 SU (2) 自旋网络来描述。注意到“测量聚集”现象(concentration of measurephenomenon)，Anzà和Chirco发现，每当区域边界与体边缘的比超过某有限阈值时，边界态是热化的，并且熵与边界面积成正比。出现边界热态的原因来自于边界与体自由度之间大量的量子纠缠。通过圈量子引力中对偶几何的表述，Anzà和Chirco发现这一现象与索恩提出的黑洞视界形成的“环猜想”(hoop conjecture)很相似。

Fate of the Hoop Conjecture in Quantum Gravity

F. Anzà and G. Chirco

Phys. Rev. Lett. 119, 231301 (2017)

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.119.231301

基本粒子与场论

责编：刘晓辉

LHCb的科学家们首次观测到了B⁰ 介子的纯强子衰变B⁰→p¯p。实验所使用的数据样本是由LHCb实验合作组在质心系能量为7TeV与8TeV、积分亮度为3fb^-1的质子-质子对撞中采集的。所测得的衰变分支比为B(B⁰→p¯p)=(1.25±0.27±0.18)×10^-8，其中第一项误差来源于统计误差、第二项则为系统误差。B⁰→p¯p的衰变是迄今为止观测到的B⁰ 介子的最为稀少的衰变模式。与此同时，实验也研究了Bs⁰→p¯p的衰变，然而并未观测到任何与之对应的信号。实验因此在90%的置信度设定了这一衰变分支比的上限为B(Bs⁰ →p¯p)<1.5×10^-8。

First Observation of the Rare Purely Baryonic Decay B0→p¯p

R. Aaij et al. (LHCb Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 119, 232001 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.232001

原子核物理

王亚坤 译；责编：彭婧

Hoff等人研究了每核子能量(E/A)为24.0MeV的⁷Li弹核与C、Be和Al靶核发生非弹性作用而受激后的破裂。对于不能激发靶核的擦边事件，Hoff等人发现激发的⁷Li弹核具有非常大的纵向于束流的自旋顺排。此自旋顺排与所用的靶无关，由此他们建议了一个由角动量-激发能不匹配而导致的简单顺排机制。这个机制与用于散射的势阱深度无关，应该可以在很多散射实验中体现出来。

Large Longitudinal Spin Alignment of Excited Projectiles in Intermediate Energy Inelastic Scattering

D. E. M. Hoff et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 232501 (2017)

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.119.232501

原子、分子与光学

宋新秀 译；责编：张文凯

DeSalvo等人报道了由费米子⁶Li和玻色子¹³³Cs组成的稳定量子简并混合物在近异核Feshbach共振协同冷却的光阱中的形成过程。他们还确定了新的量子简并玻色-费米混合体系。在具有适度系间吸引相互作用的情况下，DeSalvo等人证明Li简并费米气体可以被完全限制在没有外部势能的Cs玻色-爱因斯坦凝聚态中。一般认为，在有更强的吸引力时会出现平均场坍缩的情况，但实验并没有观测到这种不稳定性。最后，他们还讨论了能够解释这种现象的潜在机制。

Observation of a Degenerate Fermi Gas Trapped by a Bose-Einstein Condensate

B.J. DeSalvo, K. Patel, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 233401 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.233401

本文展示了在里德堡冷原子气体中相互作用光子如何产生普遍的Efimov物理现象。Gullans等人考虑三个光子在其传播架构中被注入到气体中的行为，傍轴近似允许我们把它们看作是有质量的粒子。与原子和原子核相比，光子在色散导致的纵向质量与衍射导致的横向质量之间具有较大的各向异性。研究表明，在适当重标度的坐标里，有效的相互作用主要由阈值附近的s波散射决定，并因此引起接近幺正极限的Efimov效应。Gullans等人证明了这些Efimov态的三体损失可以被强烈抑制，并且确定了在当前实验中观测这些状态所需要的条件。这些效应可以自然地扩展到探索多余三体的少体问题的普适性规律，以及Efimov物理在非平衡多体体系中所起的作用。

Efimov States of Strongly Interacting Photons

M.J. Gullans, S. Diehl, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 233601 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.233601

近来在六方氮化硼膜中观察到的量子发射体由于空间尺寸较小而具有实现高可得性(accessibility)和可控性的潜力。而且，这些物体由于其低质量密度和高弹性模量而自然地对主体膜的振动具有高度敏感性。在这里，Abdi等人提出并分析了一种基于六方氮化硼机械谐振腔色心的自旋系统。通过对这种系统的电子和自旋性质进行群论分析和从头算计算，Abdi等人确定了一个自旋双重态基态，并证明可以设计自旋运动的相互作用，从而使机械谐振腔的基态冷却成为可能。Abdi等人还提供了用于初始化、旋转和读出缺陷自旋量子比特的手段。为了说明它的价值，Abdi等人证明了快速且抗噪制备多组分猫态和机械谐振腔的挤压态是可能的；后者是通过Rabi模型的极端失谐和超强耦合机制来实现的，其中会发生声子超辐射相变。

Spin-Mechanical Scheme with Color Centers in Hexagonal Boron Nitride Membranes

M. Abdi, M. Hwang, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 233602 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.233602

非线性动力学和流体力学

责编：兰岳恒

由于强耗散，量子操作在定域表面等离激元共振(localized-surface plasmon resonances)中是极富挑战的。为了增强量子相干性，彭湃等人建议通过将金属纳米粒子置于光学微腔中来设计定域表面等离激元共振的电磁环境。他们建立了一个解析的量子模型来描述定域表面等离激元共振微腔的相互作用，解析模型显示了相干辐射的显著增强和非相干耗散的减少。并且发现，当一个量子发射体与设计好的空腔环境中的定域表面等离激元共振发生相互作用时，相较于真空环境，它的量子产率提高了40倍以上，辐射功率增加一个数量级。更重要的是，设计好的空腔中的纳米粒子发射体系可以达到腔量子动力学中的强耦合区，从而为量子等离子激元学、量子信息处理、精确感知和光谱学提供一个前景广阔的平台。（柴咪莎、王诗旖译，黄真真校）

Enhancing Coherent Light-Matter Interactions through Microcavity-Engineered Plasmonic Resonances

Pai Peng (彭湃) et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 233901 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.233901

在振幅调制的双稳态一维系统中，随机共振是一种很普遍的现象。Chowdhury等人通过实验观察到，通过增加相位噪声，会增强弱相位调制信号，从而证明在受迫纳米机电膜的二维响应中出现了相位随机共振。基于一般的受迫达芬振子模型，实验和理论都表明乘性相位噪声会产生重要的物理结果。这些结果可能为纳米机械振子中相位噪声的度量或相干信号传输应用带来有意义的发展前景。（胡婧、张聪译，黄真真校）

Phase Stochastic Resonance in a Forced Nanoelectromechanical Membrane

Avishek Chowdhury et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 234101 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.234101

Kreuzahler等人构造了一个仿真电机，电机中导电的不可压缩流是由圆柱体容器中的动叶轮驱动的，并且通过惩罚函数方法数值上得到一些新的结论。这个数值模型的磁导率会由于刚性叶轮的存在而产生跳变，类似于冯·卡门的钠实验中的不同位形。Kreuzahler等人分析了当叶轮磁导率超过一定阈值时自洽产生的，时间平均下的轴对称电机模式；并讨论了在叶轮附近湍流与叶轮的高磁导率共同作用时可能发生的现象。（王娟娟、郑皓天译，黄真真校）

Dynamo Enhancement and Mode Selection Triggered by High Magnetic Permeability

Sebastian Kreuzahler et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 234501 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.234501

等离子体与束物理

杨生鹏译；责编：陈少永

在双色激光产生太赫兹（THz）辐射机制的广泛研究中，两束激光的频率比通常固定为ω₂/ω₁=1:2。Zhang等人研究了非寻常频率比情况下的THz辐射，在实验上首次发现了频率比ω₂/ω₁=1:4和2:3时产生的有效THz辐射。他们观测到THz波的极化可以通过旋转波长较长的激光的极化方向来进行调节，而旋转波长较短的激光的极化方向则不会对THz波的极化产生影响；THz波的能量对于不同的频率比呈现出相似的标度律。这些现象与多波混频理论相悖，但却符合气体电离或等离子体电流模型。这一研究为探索THz的产生机制提供了新的视角。

Observation of Terahertz Radiation via theTwo-Color Laser Scheme with Uncommon Frequency Ratios

Liang-Liang Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 235001 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.235001

凝聚态物理：结构

责编：邓友金

最新研究工作表明，双原子分子（杂质）在超流氦中的旋转可呈现一种所谓的“角子”(angulon)准粒子。Yakaboylu等人在本文中进一步论证，“角子”准粒子可看成是：与一个非阿贝尔磁单极子规范场相互作用的点电荷。与其它很多情况不同，这里是存在于实空间的规范场，而不是动量空间或者是其它有效参数空间的规范场。Yakaboylu等人还发现，存在着一个非阿贝尔与阿贝尔之间的拓扑相变。这些结果为超流氦滴中的囚禁分子的拓扑相及轨道杂质问题的实验研究做了良好的铺垫。（王保宗、黄春炯译）

Emergence of Non-Abelian Magnetic Monopoles in a Quantum Impurity Problem

E. Yakaboylu et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 235301 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.235301

Bresson等人应用计量型原子力显微镜研究了光子带隙光纤在空芯一侧的表面。在对光纤进行拉伸的过程中，液态玻璃的毛细波衰减且偏离了平衡态。Bresson等人发现，这些毛细波的冻结使得玻璃表面变得光滑。并且，表面粗糙度的改善与拉伸应力存在幂律关系。令人惊讶的是，玻璃表面高度的关联表现出各向异性的特征；这些特征纪录着液态玻璃的流动方向。（王保宗、黄春炯译）

Anisotropic Superattenuation of Capillary Waves on Driven Glass Interfaces

Bruno Bresson et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 235501 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.235501

Weck等人应用同步辐射X射线测量了压强高至120吉帕（GPa）的氮熔化曲线，并研究了曲线上其固相和液相的结构。在三相点上（温度2080开尔文，压强116吉帕），共存着氮的分子固相、立方偏转结构固相及液相。过三相点之前，熔化温度随压强单调平缓上升；之后，由于立方偏转结构相的稳定性而陡然上升。理论计算预言，液氮在压强为88吉帕, 温度为2000开尔文时会发生结构相变。然而，实验数据表明，液态氮在整个探测区域始终保持着分子的结构。Weck等人的实验对高温稠密液氮这一模型体系的理解提出了新的挑战。（王保宗、黄春炯译）

Melting Curve and Liquid Structure of Nitrogen Probed by X-ray Diffraction to 120 GPa

Gunnar Weck et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 235701 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.235701

凝聚态物理：电子性质

责编：袁喆，沈卡

基于行列式量子蒙特卡洛的架构，Humeniuk等人提出一种可计算二次型可观测量（譬如粒子数或者Fermi-Hubbard 模型中磁化强度）的全概率分布函数。特别是在有着单格点分辨能力的冷原子类实验中，能够通过重复的投影测量得到这样的全计数统计。Humeniuk等人证明该全计数统计能够提供预配对尺度的重要信息。更进一步，Humeniuk等人计算了在半填充情况下互斥Hubbard 模型中交错式磁化强度的全计数统计，计算结果与实验符合得非常完美。Humeniuk等人的研究表明现有的实验手段已经能够探测Hubbard 模型和有限Heisenberg模型的差别。（李松译）

Full Counting Statistics for Interacting Fermions with Determinantal Quantum Monte Carlo Simulations

S. Humeniuk and H. P. Büchler

Phys. Rev. Lett. 119. 236401（2017）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.236401

动力学平均场理论为研究强关联体系提供了行之有效的方法，该理论主要是将晶体问题转变成求解有效的杂质问题。目前，微扰方法、密度矩阵重整化群、数值重整化群以及精确对角化等杂质求解方法已经被广泛在动力学平均场理论中。在接近莫特相变的金属相，借助于不同杂质求解方法的动力学平均场研究都发现了Hubbard能带内边缘有子峰出现。尽管这些子峰被频繁观测到，然而，其中的物理机制并不是很清晰。本文中，Lee等人借助于数值重整化群杂质求解器的动力学平均场理论，通过计算SU(2) Hubbard模型中holon和doublon算符的关联函数，证明这些子峰来源于doublon-holon对之间的低能相互作用，并且表明子峰的位置和相互作用强度呈线性相关。对一般的SU(N) Hubbard模型的分析表明，子峰的强度和doublon-holon对的简并度有关。并且，这些预测都可以通过测量光电发射光谱验证。（刘钱译）

Doublon-Holon Origin of the Subpeaks at the Hubbard Band Edges

S. Lee, J. von Delft, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 236402 (2017).

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.119.236402

铜氧化物具有最高的超导温度，其超导特性也和别的化合物不太一致，这暗示着它的超导性在根本上与其他体系有所不同。特别是，Abrikosov涡旋这种存在于其他所有干净超导体中的局域态并没有在铜氧化物里表现出来。Berthod等人的研究表明实际上涡旋态核在铜氧超导体里是有可能存在的。结合局域遂穿测量和大尺度理论模型，Berthod等人成功识别出YBa₂Cu₃O_7-δ中的涡旋态信号。涡旋态扫描隧道谱及其相关的变化可以通过涡旋晶格中涡旋之间的近邻效应和的无序。从这个意义上讲，Berthod等人认为铜氧化物的超导性也是常规的，之所以没有在扫描隧道谱明显呈现出来是由于体系中的超导载流子较少的缘故。(李松译)

Observation of Caroli–de Gennes–Matricon Vortex States in YBa₂Cu₃O_7-δ

C. Berthod et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 237001（2017）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.237001

Rout等人测量了门电压对（111）生长的LaAlO₃/SrTiO₃界面二维电子气的超导电性和自旋轨道耦合的影响，发现超导临界温度随载流子增加呈现先增大后变小的非单调行为，并且临界温度和临界磁场的最大值可以在相同门电压区域实现。从超导参数得到的自旋轨道耦合被反弱局域化测量证实，并且对门电压的依赖关系与超导临界温度对门电压的依赖关系一致。超导性和自旋轨道耦合的关联性以及临界面内磁场增强甚至超过Chandrasekhar-Clogston 极限的现象，都表明超导性和自旋轨道耦合之间的非常规联系。Rout等人还提出了可能的图像来解释这些非常规行为。（李松译）

Link between the Superconducting Dome and Spin-Orbit Interaction in the(111) LaAlO₃/SrTiO₃ Interface

P. Rout, E. Maniv, et al.

Phys. Rev. Lett. 119.237002（2017）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.237002

斯格明子（Skyrmion）已经在具有非中心反演对称的磁性体系中被广泛研究，然而在极性块体磁性材料中斯格明子晶体相还不是十分清楚。本文中，Kurumaji等人以典型的四方极化的磁体材料VOSe₂O₅为例，借助于小角度中子散射实验，通过测量该单晶体的磁化，确定出在可以在该材料中实现三角的Néel型斯格明子晶格。同时，在低温低外磁场下，另一种不对称的磁结构也被观察到，这对于四方斯格明子态的形成以及进一步研究拓扑自旋序的物理性质提供了可能。（刘钱译）

Néel-Type Skyrmion Lattice in the Tetragonal Polar Magnet VOSe₂O₅

T. Kurumaji, T. Nakajima, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 237201 (2017)

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.119.237201

指南针中的指针很容易在磁场中确定方向是因为冻结在指针里面的电子磁矩的总和与其感受到的力矩成比例。尽管如此，单个原子的磁矩仍然可以被转向，并且当这个力矩是被转移到周围的磁矩中，例如在分子和晶体中，宏观的转动也有可能产生。在包含稀土元素的液晶里面，外场导致的协同排列已被观测到。然而，对于分子里面的孤立顺磁原子，通过施加外场，目前还没有观测到分子构型的变化。本文中，Kostanyan等人通过分析外场和温度依赖的磁化特性，在内嵌的富勒烯分子HoLu₂N@C80里面观测到了内嵌的HoLu₂N单元可以被磁场固定方向。同时，Kostanyan等人导出了一种解析的统计模型来描述这个由于内嵌单元的跳跃运动导致的单磁矩效应，该模型可以分析跳跃运动的冻结温度，从而可以得出活化能。（刘钱译）

Switching Molecular Conformation with the Torque on a Single Magnetic Moment

A. Kostanyan et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 237202 (2017).

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.119.237202

蜂巢结构绝缘磁体α-RuCl₃展现了与Kitaev量子自旋液体态相近的分数化激发信号，然而零温下，哈密顿量中的非Kitaev项会使体系产生一种脆弱的长程磁序。研究表明这种长程序的不稳定性是由替代Ru原子的Ir³⁺引入的自旋空位造成的。中子衍射和块体表征实验显示，Ru_1−xIr_xCl₃的磁有序化温度会随着Ir浓度的增大而降低，之字形磁序在x>0.3时不再存在。非弹性中子散射实验表明分数激发的特征信号能够在所有被研究的x区间内保持。由此可见，没有磁有序的晶格具有像自旋液体的基态，这可能意味着RuCl₃的磁稀释极限的行为与Kitaev 物理机制有关。（李松译）

Destabilization of Magnetic Order in a Dilute Kitaev Spin Liquid Candidate

P. Lampen-Kelley et al.

Phys. Rev. Lett. 119. 237203（2017）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.237203

新兴的斯格明子电子学（Skyrmionics）旨在通过利用单个的磁性斯格明子来实现超低电流密度的信息传递，其关键是要寻找到斯格明子晶格。研究表明，斯格明子晶格在手性磁体形成的磁振子晶体中最有希望被观测到。该文中，Weiler等人借助基于矢量网络分析的宽带微波光谱技术的方法，展示了在具有手性磁序Cu₂OSeO₃单晶中能够形成磁振子晶体。同时，窄的共振线宽也揭示了该单晶中十分小的阻尼系数，表明了该单晶在自旋电子学和磁振子学里面都具有十分有用的前景。该工作超越了以往在动态微波频率区间激发手性磁体，可能引发关于本征手性磁振子晶体中自旋波的激发、传播以及量子化的进一步研究。（刘钱译）

Helimagnon Resonances in an Intrinsic Chiral Magnonic Crystal

Mathias Weiler et al.

Phys. Rev. Lett. 119,237204 (2017).

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.119.237204

软物质与生物物理

杜光乐译；责编：叶方富

Senses等人利用X射线光子关联谱技术，研究了分散在聚环氧乙烷缠结熔体中的硅纳米颗粒的缓慢纳米尺度运动。体系中硅纳米颗粒的粒子体积分数最高可达42%。这些颗粒既是该吸引性聚合物纳米复合材料的填充物，又可充当体系网络动力学的探针。Senses等人的结果显示，只有在产生链约束的临界值以下的中间浓度时，粒子的弛豫才与体系的力学性能强化紧密关联。令人相当意外的是，在更高的体积分数时，虽然此时所有的链都位于纳米颗粒的界面，但是粒子弛豫时间并不会进一步降低、并不因纳米复合材料的弹性模量增加了若干数量级而有显著改变。

Nanoscale Particle Motion in Attractive Polymer Nanocomposites

E. Senses, S. Narayanan, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 237801 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.237801

类似于历史上梅尔德（Melde）的振动弦实验，Cohen等人对普拉托（Plateau）边界通道施加横向的简谐激发，来研究泡沫的稳定性及其波的性质。在较低的驱动振幅下，液体线规则振荡；在大振幅时，非线性振荡出现，声辐射使得通道分裂成两个区域，两个区域的截面面积、振动幅度和近邻皂液膜相位差都不相同。并且，通道经历一个惯性膨胀，该现象可由一种新的类伯努利关系所解释。

Melde’s Experiment on a Vibrating Liquid Foam Microchannel Alexandre

A. Cohen, N. Fraysse, et al.

Phys. Rev. Lett. 119, 238001 (2017)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.238001

[文字编辑：谢晓芝]

（本文转自“京师物理”公众号）

更多精彩文章请点击下面“蓝字”标题查看：

---

---

《物理与工程》期刊是专注于物理教育教学研究的学术期刊，是中国科技核心期刊，1981年创刊，欢迎踊跃投稿，期刊投审稿采编平台：http://gkwl.cbpt.cnki.net