PRL导读-2022年129卷10期
序 言
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01 普通物理：统计与量子物理（5篇）
10 软物质与交叉科学（2篇）
01
普通物理：统计与量子物理
责编：任捷
01-01
双Qutrit自旋系统中量子关联的实验研究
作者报道了室温下在金刚石中单氮空位中心的双qutrit自旋系统中量子相关的实验研究。在室温下观察到两个qutrit之间的量子纠缠，并揭示了qutrit情况下存在纠缠以外的非经典关联。作者的工作展示了单氮空位中心作为多qutrit系统执行量子信息任务的潜力，并为未来研究高维量子系统的基础物理提供了一个强大的实验平台。
（谭宇涛）
Experimental Investigation of Quantum Correlations in a Two-Qutrit Spin System
Yue Fu, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 100501 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.100501
01-02
使用捕获阱集成雪崩光电二极管进行高保真离子态检测
集成技术大大提高了基于捕获离子的量子信息处理和传感器件的应用前景。高速、高保真的离子态读出对于任何此类应用都是至关重要的。集成探测器为系统的可移植性提供了显著的优势，并且如果可以在每个离子捕获位置合并一个单独的探测器，也可以大大方便并行操作。在这里，作者展示了利用直接集成到硅离子捕获芯片衬底的单光子雪崩二极管(SPADs)在室温下的离子量子态检测。作者利用SPAD通过荧光收集检测捕获的Sr+离子的状态，在450μs内达到99.92(1)%的平均保真度，打开了集成状态检测应用于量子计算和传感利用捕获离子阵列的大门。
（谭宇涛）
High-Fidelity Ion State Detection Using Trap-Integrated Avalanche Photodiodes
David Reens, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 100502 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.100502
01-03
快速驱动非线性系统的静态有效哈密顿量
作者给出了快速振荡驱动下系统静态有效哈密顿量的递推计算公式。作者的解析结果非常适合计算机执行的符号计算，并可以实现到任意阶数，从而克服了现有的含时微扰方法的局限性，并允许以前不可能的计算。作者还提供了一个简单的图解工具来计算和处理算例。通过构造，作者的方法可以直接应用于量子系统和经典系统，其区别留给了低阶的子程序。这揭示了在文献中看似无关的独立开发的方法之间的关系，并在量子工程中有直接的应用。
（谭宇涛）
Static Effective Hamiltonian of a Rapidly Driven Nonlinear System
Jayameenakshi Venkatraman, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 100601 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.100601
01-04
二维光子流体中的非平衡预热态
[编辑推荐]猝灭2D光子流体可能产生类似于热超流体的热化动力学。
作者报道了在非平衡二维光流体中观察到的预热态。流体一阶相干函数的直接测量揭示了代数关联的动力学涌现，这是一种性质接近于热超流体的准稳态。通过控制涨落的增加，作者观察到了一个从代数到短程（指数）相关的变化。作者将这一现象解释为Kosterlitz-Thouless相变的非平衡前兆。
（张丹妹）
Nonequilibrium Prethermal States in a Two-Dimensional Photon Fluid
Murad Abuzarli, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 100602 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.100602
01-05
不确定因果顺序驱动的量子制冷机的实验实现
不确定因果顺序（ICO）在最近的量子技术中扮演者重要的角色。在这里，作者使用核磁共振系统实验研究了ICO驱动的核自旋量子热力学。作者实现了双热化通道的ICO，以展示该机制如何工作，并表明工作物质可以被冷却或加热，尽管该物质与相同温度的存储器进行热接触。此外，作者基于麦克斯韦妖的机制构建了ICO制冷机的单循环，并通过测量工作消耗和从低温储存器提取的热能来评估其性能。与经典制冷机中高温和低温储存器的温度越接近，性能系数（COP）就越高的情况不同，ICO制冷机的COP总是被限制在较小的值，这是由于辅助量子比特投影到优选子空间的非单位成功概率。为了提高COP，作者提出并实验证明了基于密度矩阵取幂（DME）方法的通用框架，作为ICO制冷机的扩展。经过观察，DME方法可以使COP提高3倍以上。作者的文章展示了一种非经典热交换的新方法，并为在量子系统上构建量子制冷机铺平了道路。
（张丹妹）
Experimental Realization of a Quantum Refrigerator Driven by Indefinite Causal Orders
Xinfang Nie, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 100603 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.100603
02
引力与天体物理
导读：闫若帝；责编：郭敏勇
02-01
用国际空间站上的量热电子望远镜观察 50 GeV 到 60 TeV宇宙射线质子通量中的光谱结构
该研究用量热电子望远镜(CALET)在50 GeV到60 TeV的能量区间内对宇宙射线质子光谱进行了精确测量，并报告了对10 TeV以上光谱软化的观察。该分析基于在国际空间站平稳运行约6.2年期间收集的数据，与CALET先前的质子通量测量相比，涵盖了更广泛的能量范围，可用统计数据增加了约2.2倍。在高于几百GeV的能量区间，作者证实了之前观察到的具有更高显着性（超过20 σ）的渐进光谱硬化。在多TeV区域，作者观察到第二个光谱特征，在10 TeV附近软化，光谱指数的误差范围始终保持在-2.6到-2.9之间，光谱形状由DAMPE所给出。该研究应用了质子微分光谱的同时拟合，它很好地再现了光谱指数的逐渐变化，包括较低能量的幂律状态和在较高能量下观察到的两个光谱特征。
Observation of Spectral Structures in the Flux of Cosmic-Ray Protons from 50 GeV to 60 TeV with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station
O. Adriani, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 101102 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.101102
02-02
太阳势阱轴子的第一个间接检测约束
Axions with masses of order keV can be produced in great abundance within the Solar core. The majority of Sun-produced axions escape to infinity, but a small fraction of the flux is produced with speeds below the escape velocity. Over time, this process populates a basin of slow-moving axions trapped on bound orbits. These axions can decay to two photons, yielding an observable signature. We place the first limits on this solar basin of axions using recent quiescent solar observations made by the NuSTAR x-ray telescope. We compare three different methodologies for setting constraints, and obtain world-leading limits for axions with masses between 5 and 30 keV, in some cases improving on stellar cooling bounds by more than an order of magnitude in coupling.
First Indirect Detection Constraints on Axions in the Solar Basin
William DeRocco, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 101101 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.101101
03
基本粒子与场论
责编：晁伟，刘晓辉
03-01
全息关联中的Yangian对称性
本文指出无限类Witten图在Yangian对称下是不变的。这些图是全息关联的构建块，并通过微分递归关系网进行关联。作者证明了Yangian不变性等价于递归关系的一致性条件。
Yangian Symmetry in Holographic Correlators
Konstantinos C. Rigatos and Xinan Zhou (周稀楠)
Phys. Rev. Lett. 129, 101601 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.101601
03-02
次次领头阶QCD中B-Bbar系统中的宽度差异
本文将标准模型中的中性B介子混合中宽度差ΔΓq计算到了αs的次次领头阶 。为此，作者解析计算了|ΔB|=1流流算符的三圈图。在|ΔB|=1到 |ΔB|=2有效理论的匹配中，作者维数正规化了红外发散并考虑所有相关的瞬逝算符。所计算的其他元素是 |ΔB|=2算子的双圈重正化矩阵Zij和有限重正化的O（α2s）修正，以确保算子R0在双圈级的1/mb抑制。如果以MS-bar方案中的底夸克质量表示，则理论预测是ΔΓs/ΔMs=(4.33±0.93)×10−3，对于潜在减除质量的使用则有ΔΓs/ΔMs=(4.20±0.95)×10−3。虽然关于|Vcb|的争议影响了ΔΓs和ΔMs，但是 ΔΓs/ΔMs不受它的影响。
Width Difference in the B−Bar System at Next-to-Next-to-Leading Order of QCD
Marvin Gerlach, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 102001 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.102001
03-03
预测量子数为JPC=0--的窄奇异强子态
Lots of charmonium-like structures have been observed in the last two decades. Most of them have quantum numbers that can be formed by a pair of charm and anticharm quarks, thus it is difficult to unambiguously identify the exotic ones among them. In this Letter, by exploiting heavy quark spin symmetry, we present a robust prediction of the hadronic molecular scenario, where the ψ(4230), ψ(4360) and ψ(4415) are identified as , , and bound states, respectively. We show that a flavor-neutral charmonium-like exotic state with quantum numbers JPC=0−−, denoted as ψ0(4360), should exist as a bound state. The mass and width of the ψ0(4360) are predicted to be (4366±18) MeV and less than 10 MeV, respectively. The ψ0(4360) is significant in two folds: no 0−− hadron has been observed so far, and a study of this state will enlighten the understanding of the mysterious vector mesons between 4.2 and 4.5 GeV, as well as the nature of previously observed exotic Zc and Pc states. We propose that such an exotic state can be searched for in e+e−→ηψ0(4360) and uniquely identified by measuring the angular distribution of the outgoing η meson.
Prediction of a Narrow Exotic Hadronic State with Quantum Numbers JPC=0−−
Teng Ji, Xiang-Kun Dong, Feng-Kun Guo, and Bing-Song Zou
Phys. Rev. Lett. 129, 102002 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.102002
03-04
在e+e−→π+π−ψ2(3823)中观察共振结构 ψ2(3823)的质量测量
Using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 11.3 fb-1 collected at center-of-mass energies from 4.23 to 4.70 GeV with the BESIII detector, we measure the product of the e+e→π+π−ψ2(3823) cross section and the branching fraction B[ψ2(3823)→γχc1]. For the first time, resonance structure is observed in the cross section line shape of e+e−→π+π−ψ2(3823) with significances exceeding 5σ. A fit to data with two coherent Breit-Wigner resonances modeling the √s-dependent cross section yields M(R1)=4406.9±17.2±4.5 MeV/c2, Γ(R1)=128.1±37.2±2.3 MeV, and M(R2)=4647.9±8.6±0.8 MeV/c2, Γ(R2)=33.1±18.6±4.1 MeV. Though weakly disfavored by the data, a single resonance with M(R)=4417.5±26.2±3.5 MeV/c2, Γ(R)=245±48±13 MeV is also possible to interpret data. This observation deepens our understanding of the nature of the vector charmoniumlike states. The mass of the ψ2(3823) state is measured as (3823.12±0.43±0.13) MeV/c2, which is the most precise measurement to date.
Observation of Resonance Structures in e+e−→π+π−ψ2(3823) and Mass Measurement of ψ2(3823)
M. Ablikim et al. (BESIII Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 129, 102003 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.102003
04
原子核物理
责编：耿立升
04-01
首次同时提取领头阶标量和自旋质子极化率
Mornacchi等人利用最新的高质量实验数据和创新的自举拟合方法，首次同时提取了六个领头阶质子极化率。这些新的结果为未来所有关于极化率的理论预测和实验测量提供了基准。
（肖杨）
First Concurrent Extraction of the Leading-Order Scalar and Spin Proton Polarizabilities
E. Mornacchi, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 102501 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.102501
04-02
将霍伊尔态范式扩展到12C+12C融合
碳燃烧是大质量恒星、1a型超新星和x射线双星系统超爆炸演化的一个关键步骤。由于库伦势垒下共振态的存在，通过直接测量的外推来确定相关能量下的12C+12C融合反应截面非常困难。P. Adsley等人在24Mg(α,α′)24Mg反应中12C+12C的阈值附近发现了几个24Mg的0+态，它们主要衰变为20Ne(基态)+α。但他们并没有在20Ne(α,α0)20Ne共振散射中观测到类似的结构，这意味着这些态可能存在一个主要的12C+12C集团结构。鉴于亚垒融合相关的角动量非常低，这些态可能类似于氦燃烧中的霍伊尔态一样，在12C+12C融合中也发挥着决定性作用。P. Adsley等人给出了最新的12C+12C融合反应速率的估计。
（肖杨）
Extending the Hoyle-State Paradigm to 12C+12C Fusion
P. Adsley, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 102701 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.102701
05
原子、分子与光学
导读：管川；责编：严运安
05-01
通过扭曲 X 射线衍射中的电子相干直接监测锥形交叉通道
电子运动中的量子相干在确定几乎所有光物理和光化学分子过程的途径和结果方面发挥着关键作用。然而，直接观察锥形交叉点附近的电子相干性仍然是一项艰巨的挑战。作者提出一种新的时间分辨扭曲x射线衍射技术，可以直接监测分子通过锥形交叉点时产生的电子相干性。作者表明，当使用带有光轨道角动量的扭曲x射线束时，电子布居对该信号的贡献被抵消，从而可以直接测量气相分子中的瞬态电子相干性。
Direct Monitoring of Conical Intersection Passage via Electronic Coherences in Twisted X-Ray Diffraction
Haiwang Yong, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 103001(2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.103001
05-02
二维光谱法检测手性分子异构体
手性分子异构体检测对于化学反应控制和生物功能设计具有重要意义。传统的光学异构体检测方法依赖于弱磁偶极子或电四极子相互作用，而这些相互作用又受到弱信号和低灵敏度的影响。作者提出一种新的光学异构体检测方法，通过三个电磁场驱动的手性混合物的二维（2D）光谱来确定异构体过量。左手和右手手性分子的数量由2D光谱中不同峰的强度反映，由手性分子和驱动场之间相对强的电偶极相互作用导致的手性相关频移分离。因此，异构体过量可以通过两种异构体的峰强度比来确定。
Enantiodetection of Chiral Molecules via Two-Dimensional Spectroscopy
Mao-Rui Cai, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 103201(2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.103201
05-03
原子Aubry-André线中相互作用诱导迁移率边的观测
[编辑推荐]冷原子实验表明，粒子之间的相互作用可以诱导量子线中局域化和扩展态的共存。
迁移率边是分离局域激发和扩展激发的临界能量，是理解量子局域化的关键概念。Aubry-André (AA)模型是探索量子局域化的一种范例，由于自对偶性，自然不会呈现迁移率边。作者利用Cs原子量子气体的动量态晶格合成一个非线性AA模型，为相互作用诱导的迁移率边提供了实验证据。通过识别不同能量本征态从扩展到局域的转变，作者构建了一个迁移率边相图。低能或高能区域中迁移率边的位置可通过排斥或吸引相互作用进行调节。作者的观测结果与理论非常一致，并支持使用广义AA模型解释这种相互作用诱导的迁移率边。作者的文章还提供了在无序系统中调控量子传输和相变的新可能性。
Observation of Interaction-Induced Mobility Edge in an Atomic Aubry-André Wire
Yunfei Wang, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 103401(2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.103401
05-04
极化子量子流体的高分辨率相干探针光谱
表征量子流体中的基元激发对研究它们的集体效应至关重要。作者提出一种原始的角度分辨相干探针光谱技术来研究共振泵浦下极化子流体中这些激发模式的色散。得益于前所未有的光谱和空间分辨率，作者可以直接观察到低能声子行为并检测到色散关系的负能模式，即鬼分支。此外，作者还揭示了由于系统固有的非平衡性质而导致动力学不稳定性的前兆窄谱特征。该技术为极化子流体中量子流体动力学的定量研究提供了缺失的工具。
High-Resolution Coherent Probe Spectroscopy of a Polariton Quantum Fluid
F. Claude, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 103601(2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.103601
05-05
捕获离子系统中多模运动量子态的测定
俘获原子离子是通过将离子的内部状态与其运动耦合来研究自旋和玻色子之间相互作用的一个多功能平台。多模态复杂运动状态的测量具有挑战性，因为所有运动态布居只能通过离子的自旋态间接测量。本文提出一种确定Fock态分布和重构任意多模运动态密度矩阵的一般方法。作者使用五离子链中多个径向模的不同纠缠态对该方法进行实验验证。该方法可以推广到具有Jaynes-Cummings型相互作用的任何系统。
Determination of Multimode Motional Quantum States in a Trapped Ion System
Zhubing Jia, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 103602(2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.103602
06
非线性动力学和流体力学
导读：黄灏颐；责编：兰岳恒
06-01
毫开温度软钳氮化硅线谐振器
Gisler等人证明了具有大长宽比的软钳氮化硅线可以在MK温度下工作。两个被测器件的品质因数(Q)与低温恒温器的温度有一致的依赖关系，在大约46MK时，软钳机械模式的Q>109。对于较低的光学读出功率，Q被发现是饱和的，这表明样品和它被安装在其上的工作台之间有良好的热化。实验中最好器件计算所得的力灵敏度为9.6zN/Hz1/2，热消相干时间为0.38秒，这预示着未来可以应用在如纳米机械力传感等方面。
Soft-Clamped Silicon Nitride String Resonators at Millikelvin Temperatures
Thomas Gisler, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 104301 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.104301
06-02
落在超疏水表面水滴的冲击力
落下的液滴在撞击刚性衬底后，由于法向反作用力而变形和扩散。随后，如果衬底不湿，液滴就会回缩，然后跳开。正如这里所展示的，不仅撞击本身与法向力时间演化中一个明显的峰值有关，而且还与迄今为止未知的这种跳开有关。Zhang等人描述了这两个峰的特征，并阐明了它们与液滴撞击过程不同阶段之间的关系。第二个峰值出现的时间与沃辛顿喷流的形成时间似乎一致，沃辛顿喷流通过流动聚焦出现。即使是低速撞击，也会在法向力中产生令人惊讶的高高耸立的第二个峰，甚至比第一个峰还要大，也就是说，这个在沃辛顿喷流由于液滴空腔坍塌而变得奇异时发生。
Impact Forces of Water Drops Falling on Superhydrophobic Surfaces
Bin Zhang, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 104501 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.104501
06-03
真实聚合物溶液壁面湍流减阻研究
Suspensions of DNA macromolecules (0.8 wppm, 60 kbp), modeled as finitely extensible nonlinear elastic dumbbells coupled to the Newtonian fluid, show drag reduction up to 27% at friction Reynolds number 180, saturating at the previously unachieved Weissenberg number ≃104. At a large Weissenberg number, the drag reduction is entirely induced by the fully stretched polymers, as confirmed by the extensional viscosity field. The polymer extension is strongly non-Gaussian, in contrast to the assumptions of classical viscoelastic models.
Drag Reduction in Turbulent Wall-Bounded Flows of Realistic Polymer Solutions
F. Serafini, et al.
Phys. Rev. Lett.129, 104502 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.104502
07
等离子体与束物理
责编：陈少永，牟茂淋
07-01
压缩电流片的MMS观测：双极电场的重要性
航天器数据显示，在地球磁尾的薄电流片中，磁场横向的不均匀双极电场导致强烈的E×B速度剪切和粒子非热分布。E×B漂移远远超过抗磁漂移，从而驱动观察到的低杂波。该剪切驱动波位于磁场反转区域，这样的条件非常有利于磁重联所需的异常耗散。研究还揭示了电流密度中的子结构，也就是压缩电流片的形成。
（刘泰齐）
MMS Observations of a Compressed Current Sheet: Importance of the Ambipolar Electric Field
Ami M. DuBois1, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 105101 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.105101
08
凝聚态物理：结构
责编：马天星
08-01
通过固体刚度控制表面化学反应
通常表面反应的控制是通过改变表面电子结构来实现的。本文作者发现了一种通过调整底层材料的机械刚度来控制表面反应的替代途径。除了在反应位点通常假设的表面电子贡献外，体区变形的贡献在控制表面反应中起着至关重要的作用。潜在的机制是固体的弹性松弛，这取决于材料的刚度，并且可以通过调整体积化学计量来修改。通过分别考虑非晶SiC在水和空气中腐蚀过程中的氢裂解反应和氧结合反应，证明了体刚度对表面反应的影响。作者的结果表明，通过改变化学计量来调整体积刚度可以为控制表面反应提供一种有效方法。
（田玲钰）
Control of Surface Chemical Reactions through Solid Stiffness
Jianqi Xi, and Izabela Szlufarska
Phys. Rev. Lett. 129, 106101 (2022)
09
凝聚态物理：电子性质
责编：袁喆，马锋杰
09-01
Diagrammatic蒙特卡洛评估二级相变：掺杂三维Hubbard模型中的Néel相变
[编辑推荐] 一种基于Diagrammatic蒙特卡洛的新技术用于探测二级相变，允许人们在迄今为止无法访问的状态下获得具有可控误差棒的相图。
Diagrammatic蒙特卡洛——将所有费曼图在数值上精确求和到高阶的技术——为连续相变提供了一种独特的无偏探测。由于物理观测的非解析性，直接用热力学极限表示的图解级数必然会在相变时发散且不可恢复。这使得仅通过对级数系数的分析就可以使用可控误差棒来探测相变，避免了评估相变附近的物理可观测量的困难。Lenihan等人通过在三维Hubbard模型中Néel相变的例子演示了这种技术。在半填充和较高的温度下，该方法的精度与最先进的有限尺寸技术相匹配，但在低温下超过了它，并允许人们绘制掺杂状态下的相图，此时有限尺寸技术存在难以解决的费米子符号问题。在较低的温度和足够的掺杂条件下，他们观察到了一种向非公度自旋密度波态的相变。
(赵鑫磊)
Evaluating Second-Order Phase Transitions with Diagrammatic Monte Carlo: Néel Transition in the Doped Three-Dimensional Hubbard Model
Connor Lenihan et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107202 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107202
09-02
安德森局域化中的超普适性
We calculate the effective spatial dimension dIR of electron modes at critical points of 3D Anderson models in various universality classes (O, U, S, AIII). The results are equal within errors, and suggest the super-universal value dIR = 2.665(3) ≈ 8/3. The existence of such a unique marker may help identify natural processes driven by Anderson localization, and provide new insight into the spatial geometry of Anderson transitions. The recently introduced dIR is a measure-based dimension of Minkowski-Hausdorff type, designed to characterize probability-induced effective subsets.
Super-Universality in Anderson Localization
Ivan Horváth et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 106601 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.106601
09-03
扭曲磁振子频率梳和彭罗斯超辐射
在本文中，作者研究了铁磁纳米圆盘中非线性磁振子-涡旋相互作用的量子化效应。作者表明，圆形的几何形状扭曲了具有螺旋相位错位且携带量子化轨道角动量（Orbital angular momentum, OAM）的自旋波场。同时，扭曲磁振子在回转涡核（Vortex core, VC）外的会聚和分裂散射产生了由离散且等距光谱线组成的频率梳，被称为扭曲磁振子频率梳（Twisted magnon frequency comb, TMFC）。作者发现TMFC的模间距等于VC的回转频率，相邻谱线之间的OAM量子数相差1。通过施加垂直于厚纳米圆盘平面的磁场，作者在锥形涡旋态中观察到磁振子的彭罗斯超辐射，它是旋转黑洞散射粒子的模拟放大。结果表明，TMFC的高阶模被显著放大，而低阶模被困在VC回转轨道内，表现为动圈。作者的结果为产生具有大OAM的扭曲磁振子和显著改善磁振子梳的平坦性提供了一种有前景的方法。
（刘芮西）
Twisted Magnon Frequency Comb and Penrose Superradiance
Z. Wang et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107203 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107203
09-04
利用正电子粘附发射的虚拟光子的光电子能谱：顶层表面电子结构的补充探针
We present a spectroscopic method which utilizes virtual photons to selectively measure the electronic structure of the topmost atomic layer. These virtual photons are created when incident positrons transition from vacuum states to bound surface states on the sample surface and can transfer sufficient energy to excite electrons into the vacuum. The short interaction range of the virtual photons restricts the penetration depth to approximately the Thomas-Fermi screening length. Measurements and analysis of the kinetic energies of the emitted electrons made on a single layer of graphene deposited on Cu and on the clean Cu substrate show that the ejected electrons originate exclusively from the topmost atomic layer. Moreover, we find that the kinetic energies of the emitted electrons reflect the density of states at the surface. These results demonstrate that this technique will be a complementary tool to existing spectroscopic techniques in determining the electronic structure of 2D materials and fragile systems due to the absence of subsurface contributions and probe-induced surface damage.
Photoemission Spectroscopy Using Virtual Photons Emitted by Positron Sticking: A Complementary Probe for Top-Layer Surface Electronic Structures
Alexander J. Fairchild et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 106801 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.106801
09-05
MnBi4Te7表面自旋翻转跃迁的直接可视化
[编辑推荐] 对自然超晶格化合物MnBi4Te7（由交替的MnBi2Te4和Bi2Te3层组成）的磁力显微镜实验显示了清晰的表面自旋翻转跃迁，为表面磁性的鲁棒性带来了希望。
在本文中，作者报道了使用低温磁力显微镜（Magnetic force microscopy, MFM）直接观察反铁磁体MnBi4Te7（由MnBi2Te4和Bi2Te3层交替形成的自然超晶格）表面层的自旋翻转跃迁。跨磁畴壁和台阶边缘的磁性对比观察证实了反铁磁序持续存在到表面层。MFM图像的磁场依赖性表明，在低于块体转变的磁场下，表面磁层经历了一阶自旋翻转跃迁，这与修正的Mills模型非常吻合。作者的分析表明，表面磁层的序参量没有降低，这意味着在单层极限下具有鲁棒的铁磁性。表面自旋翻转跃迁的直接可视化不仅开辟了对层状反铁磁体中表面磁转变的探索，而且为实现MnBi4Te7及其他自然超晶格拓扑磁体超薄膜中的量子化输运提供了实验支持。
（刘芮西）
Direct Visualization of Surface Spin-Flip Transition in MnBi4Te7
W. Ge et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107204 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107204
09-06
低维连续玻色子系统中Renyi熵的后量子淬灭生长
The growth of Renyi entropies after the injection of energy into a correlated system provides a window upon the dynamics of its entanglement properties. We develop here a simulation scheme by which this growth can be determined in Luttinger liquids systems with arbitrary interactions, even those introducing gaps into the liquid. We apply this scheme to an experimentally relevant quench in the sine-Gordon field theory. While for short times we provide analytic expressions for the growth of the second and third Renyi entropy, to access longer times, we combine our scheme with truncated spectrum methods.
Postquantum Quench Growth of Renyi Entropies in Low-Dimensional Continuum Bosonic Systems
Sara Murciano et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 106802 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.106802
09-07
双层MoS2中的电容和电感耦合激子
Sponfeldner等人研究了在二维半导体双层MoS2中层内A和B激子以及层间激子(IE)的耦合。结果表明，测量的光化率揭示了耦合常数的幅值和相位。IE和B激子通过零相(电容)耦合；IE和A激子通过π相(电感)耦合。IE-B和IE-A耦合机制可分别被解释为空穴隧穿和电子-空穴交换。这种耦合意味着即使在单层中，A和B激子也具有混合自旋态。采用IE作为传感器，他们确定了A-B谷内的交换耦合。最后，他们实现了在高电场下明亮且高度可调的低能直接动量激子。
(赵鑫磊)
Capacitively and Inductively Coupled Excitons in Bilayer MoS2
Lukas Sponfeldner et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107401 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107401
09-08
双层三卤化铬中磁共振产生的大光电自旋流
Spin current is a key to realizing various phenomena and functionalities related to spintronics. Recently, the possibility of generating spin current through a photogalvanic effect of magnons was pointed out theoretically. However, neither a candidate material nor a general formula for calculating the photogalvanic spin current in materials is known so far. In this Letter, we develop a general formula for the photogalvanic spin current through a magnetic resonance process. This mechanism involves a one-magnon excitation process in contrast to the two-particle processes studied in earlier works. Using the formula, we show that GHz and THz waves create a large photogalvanic spin current in the antiferromagnetic phase of bilayer CrI3 and CrBr3. The large spin current arises from an optical process involving two magnon bands, which is a contribution unknown to date. This spin current appears only in the antiferromagnetic ordered phase and is reversible by controlling the order parameter. These results open a route to material design for the photogalvanic effect of magnetic excitations.
Large Photogalvanic Spin Current by Magnetic Resonance in Bilayer Cr Trihalides
H. Ishizuka et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107201 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107201
09-09
电场作用下极性斯格明子气泡的动力学
最近在氧化物超晶格中发现的室温极性斯格明子，由于纳米尺寸、手性和负电容等性质，使得其在纳米电子学中的潜在应用受到了极大的关注。在实际应用当中，能够使用外部刺激进行操作是必要的。在本文中，作者通过原位扫描透射电子显微镜研究了单个极性斯格明子在纳米尺度上的动力学。通过检测实空间中由电场驱动的斯格明子的产生、湮灭、收缩和扩展，作者证明了斯格明子气泡、细长斯格明子和单畴之间的可逆转变。结合相场模拟讨论了基本机制和相互作用。纳米级极性斯格明子的电操控允许在原子级调节其介电常数，而对其相变行为的理解为其在纳米电子学中的应用提供了基础。
（郭儒达）
Dynamics of Polar Skyrmion Bubbles under Electric Fields
R. Zhu et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107601 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107601
09-10
无序磁体中的力关联
We present a proof of principle for the validity of the functional renormalization group, by measuring the force correlations in Barkhausen-noise experiments. Our samples are soft ferromagnets in two distinct universality classes, differing in the range of spin interactions, and the effects of eddy currents. We show that the force correlations have a universal form predicted by the functional renormalization group, distinct for short-range and long-range elasticity, and mostly independent of eddy currents. In all cases correlations grow linearly at small distances, as in mean-field models, but in contrast to the latter are bounded at large distances. As a consequence, avalanches are anti-correlated. We derive bounds for these anticorrelations, which are saturated in the experiments, showing that the multiple domain walls in our samples effectively behave as a single wall.
Force Correlations in Disordered Magnets
C. Burg et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107205 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107205
09-11
超导腔机电：微波频率声频梳的实现
[编辑推荐] 研究人员将机械振荡器与超导谐振器相结合，创建了一个以GHz频率振动的系统。
Han等人提出了一个非线性多模超导电声系统，其中超导动力学电感和压电强耦合之间的相互作用在10 GHz的多个声模之间建立了一个有效的Kerr非线性，这很难通过固有的机械非线性实现。通过用单一微波音激发这个多模Kerr系统，他们进一步展示了一种相干电声频率梳，并为在超强耦合极限下多模非线性相互作用提供了理论理解。这种非线性超导电声系统为多模谐振腔系统的主动控制提供了思路，并为微波频率下微梳的动态研究提供了一个可行的平台。
(赵鑫磊)
Superconducting Cavity Electromechanics: The Realization of an Acoustic Frequency Comb at Microwave Frequencies
Xu Han et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 107701 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.107701
10
软物质与交叉科学
责编：巫浩
10-01
癌细胞耐药性的唯象方法
耐药性是少数癌细胞通过转变为静态而在靶向治疗中存活下来的一种现象。最终，这些耐药细胞中的一些可以转变回活跃的生长态，并引起耐药性肿瘤。在本快报中，Kessle和Levine针对暴露于药物的癌细胞种群引入了一种定量的遗传学方法来解释有关耐药概率遗传的最新实验数据。作者的结果表明，周期交替的给药和停药可能不是一种消除耐药性的有效策略。
Phenomenological Approach to Cancer Cell Persistence
David A. Kessler and Herbert Levine
Phys. Rev. Lett. 129, 108101 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.108101
10-02
具有远距离传播的流行病模型中的群聚
在允许远距离传播的情况下，流行病可在被称为群聚的空间离散的区域中扩散。在本快报中，Cao等人利用一个可解模型精确地表征了它们在在超临界（爆发）和临界状态中的统计特性。作者确定了分别对应于流行病的主城区和郊区的两个发散的长度尺度。作者揭示了一个非平凡的临界指数，该指数决定了群聚数及其大小和互相之间间距的分布。作者还讨论了将该模型应用于具有长程弹性的去钉扎雪崩效应。
Clusters in an Epidemic Model with Long-Range Dispersal
Xiangyu Cao, et al.
Phys. Rev. Lett. 129, 108301 (2022)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.108301
END
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