PRL导读-2024年133卷21期

已知长程自旋-自旋相互作用能够引起如下非平衡动力学：以可扩展的方式压缩量子自旋系综的集体自旋，从而产生计量学上有用的纠缠会随系统尺寸增长的态。在这篇文章中，Roscilde等人从理论上证明在二维U(1)对称系统中，即使是短程相互作用也能产生可扩展的压缩，这些相互作用在平衡态下不会导致有限温度下的长程序，而是导致扩展的别列津斯基-科斯特利茨-索利斯(Berezinskii-Kosterlitz-Thouless)临界相。如果初态是位于相互作用易平面内的相干自旋态，其能量对应于别列津斯基-科斯特利茨-索利斯临界相中的热态，那么系统的非平衡动力学会表现出临界慢化，对应于集体磁化强度随时间的幂律衰减。这一缓慢的衰减保护了可扩展的压缩，而后者的标度又反过来揭示了磁化强度的衰减指数。本文结果为在许多相关的量子模拟和信息处理平台（如超冷原子的莫特绝缘体或者超导线路）上实现在计量学上具有潜在意义的大规模纠缠态开辟了道路，这些平台具有的特点是平面几何上的短程相互作用。

（赵秀花）

Scalable Spin Squeezing from Critical Slowing Down in Short-Range Interacting Systems

T. Roscilde, F. Caleca, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 210401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.210401

共形场论(CFT)的低能子空间可以用作量子纠错码，在全系技术和量子引力中具有重要意义。Sang和Hsieh等人考虑了在广泛的局域退相干信道下的通用(1+1)D维的CFT码，并分析了它们在热力学极限下单纠错能力。作者们证明了(i) 当且仅当通道的跳跃算符生成的融合代数中的最小非零标度维度大于1/2时，才存在一个有限解码阈值；(ii)受保护的逻辑量子比特 𝑘≥Ω(loglog𝑛)，其中n是物理量子比特的数量。作为一个应用，作者们证明了一维量子临界伊辛模型在某些类型的退相干噪声下具有有限阈值。作者们的普适结果还表明，具有连续对称性的CFT码对于协变码的恢复保真度设定了一个界限。

(陈婉妍)

Approximate Quantum Error Correcting Codes from Conformal Field Theory

Shengqi Sang, Timothy H. Hsieh, and Yijian Zou

Phys. Rev. Lett. 133, 210601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.210601

在许多量子计量应用中，多参数估计是普遍存在的要求。然而，与单参数估计相比，在这些场景中实现最终的精度极限（即量子Cramér-Rao界限）变得具有挑战性。为了解决这个问题，借助反幺正对称性优化参数编码策略是一种新颖而全面的方法。作为展示，Wang等人提出了两种在实验中表现出反幺正对称性的量子统计模型。结果表明，在无需任何权衡的情况下，可以同时实现多参数的极限精度，并且与传统编码策略相比，精度提高了至少两倍。本文的工作强调了反幺正对称性在解决多参数估计问题中的巨大潜力。

（雷家睿）

Achieving the Multiparameter Quantum Cramér-Rao Bound with Antiunitary Symmetry

B. Wang, K. Zheng, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 210801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.210801

量子传感器利用先进的控制序列来最大化灵敏度和精确度。然而，这些协议通常不对时间分辨率进行优化。本文中， Herb和Degen用量子比特探测器建立了对动态信号探测的时间分辨的极限。作者们表明最好的时间分辨率和量子速度极限（QSL）密切相关，它描述了基态之间转换所需的最短时间。作者们进一步展示了用由2个相移脉冲合成的控制序列来达到QSL，并以金刚石氮空位中心自旋-1的量子三元(qutrit)为例讨论了实际应用。

（雷家睿）

Quantum Speed Limit in Quantum Sensing

K. Herb and C. Degen

Phys. Rev. Lett. 133, 210802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.210802

量子网络旨在实现多方之间的量子信息任务。量子会议密钥协商是量子网络中的典型任务，它在多个用户之间分发信息理论上安全的密钥。然而，依赖于直接在长距离上分发Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)态的量子会议密钥协商面临着显著的挑战，因为这些态很脆弱。而基于后选定GHZ纠缠分发的测量设备无关的量子会议密钥协商能够解决这一问题，并消除探测侧信道中的所有漏洞。在这篇文章中，通过开发三个独立相干光源之间具有高可见度的三光子GHZ干涉技术，Yang等人在60千米光纤链路上实现了首个测量设备无关的量子会议密钥协商实验，达到45.5bits/s的密钥速率。本文结果象征着朝着使用实际设备实现实用的长距离量子会议密钥协商迈出了重要一步。此外，本文所开发的技术为未来量子网络中的多方量子通信开辟了道路。

（赵秀花）

Experimental Measurement-Device-Independent Quantum Conference Key Agreement

K.-X. Yang, Y.-L. Mao, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 210803 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.210803

作者提出了关于暴涨在暗物质（DM）产生中所起作用的新视角。特别地，作者研究了热暴涨过程中经紫外冻结（WIFI）的暗物质产生。作者表明，在热暴涨（WI）背景中，由与暴涨场的耗散相互作用维持的持续热浴可以产生相当大的DM丰度，通过不可重整化且联系DM与热浴的相互作用。与（常用的）辐射主导（RD）UV冻结机制相比较，在相同重加热温度下（暴涨后），WIFI所得的DM总是更强，这表明对不可重整化算符的质量量纲存在强烈正向依赖。特别有趣的是，对于足够大的算符质量量纲，宇宙中暗物质丰度的整体都可由暴涨阶段产生。对于作者研究的特定模型，作者发现DM的增强（与RD UV冻结相关）至少有1个数量级（对于质量量纲为5的算符），至多为18个数量级（对于质量量纲为10的算符）。作者的发现对产生其他宇宙学残余也适用，可能对早期宇宙演化有潜在影响。

Dark Matter Production during Warm Inflation via Freeze-In

Katherine Freese, Gabriele Montefalcone and Barmak Shams Es Haghi

Phys. Rev. Lett. 133, 211001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.211001

轴子从Ⅱ型超新星SN1987A之后产生的新原中子星中产生，然后因其弱相互作用逃逸出星体，之后在银河系的磁场中转化为伽马射线的机制已经建立了很长时间；没有观测到与中微子爆发相一致的伽马射线闪光这一事实给轴子质量在m_a≲10^-10eV的轴子-质子耦合截面施加了很强的约束。本文中，作者使用SN1987A来约束质量更大的轴子，一直到m_a~10^-3eV，在前身星依然完好的磁场上，考虑了以下过程产生的轴子：Primakoff过程、核子轫致辐射、π介子转化以及轴子-质子转化。此外，作者表明对于下一颗银河系超新星的伽马射线观测，如果充分利用前身星的磁场，依赖超新星，可以探测质量超过50μeV的量子色动力学轴子。作者提出了一个新的全天空伽马射线卫星星座，作者称其为超新星星系轴子测量仪（GALAXIS），来搜寻未来信号以及来自银河系外中子星合并的相关信号。

Supernova Axions Convert to Gamma Rays in Magnetic Fields of Progenitor Stars

Claudio Andrea Manzari, Yujin Park and et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.211002

作者考虑了发生在晚期低于标准模型温度T_PT≲GeV时的一阶宇宙学相变。泡泡成核现象的内在随机性以及有限数量的泡泡与晚期PT有关导致PT完成时间的超视界涨落。作者计算了此种涨落最终如何导致有宏观性质的曲率涨落，而不依赖PT动力学的微观性质。使用宇宙微波背景（CMB）以及大尺度结构的测量结果，作者约束了暗部分PT所释放的能量。对于0.1eV≲T_PT≲keV，此种约束强于来自附加中微子种类ΔN_eff的现有约束，且在某些情况下甚至强于CMB-S4的推测。未来对CMB谱畸变的测量以及脉冲星计时阵列也会提供在keV≲T_PT≲GeV有竞争力的灵敏度。

Finite Bubble Statistics Constrain Late Cosmological Phase Transitions

Gilly Elor, Ryusuke Jinno and et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211003 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.211003

作者结合了来自星系巡天的星系速度测量结果以及来自暗能量巡天的Weyl势测量结果，来在宇宙学尺度上检验广义相对论。取两个模型无关观测量的比值——结构的增长率以及Weyl势——作者得到了四个不同红移下得到了精确率为6.0-11.3%的E_G统计测量结果。此结果相较过去E_G的结果有显著提升。在四个红移上广义相对论都得到了确证，与理论预测值的偏差最多不超过1.6σ。与传统方法相反，传统方法依赖于具有光谱分辨率的普通星系样本来测量两种类型的相关性，作者直接结合了两种和星系偏差无关的可观测量。这提供了一个新的方法，来检验真实宇宙的几何与改良精确率的星系移动间的关系。

Testing General Relativity through the 𝐸_𝐺 Statistic Using the Weyl Potential and Galaxy Velocities

Nastassia Grimm, Camille Bonvin and Isaac Tutusaus

Phys. Rev. Lett. 133, 211004 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.211004

在引力波天文学中，双黑洞合并的铃宕阶段所发射的引力波准正则模的谱十分重要。但是，此谱对系统的小扰动十分敏感，因此会对引力波观测量的预测产生潜在影响。作者基于量子力学中转移矩阵方法为此种不稳定性及其性质提供了一个解析且符合直觉的解释。作者也对以下事实给出了简单的阐释：时域内的迅速铃宕响应与黑洞灰体因子在参数上受到很小的修正，因而是可靠的观测量。

Deciphering the Instability of the Black Hole Ringdown Quasinormal Spectrum

A. Ianniccari, A. J. Iovino and et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.211401

由散射振幅与基于世界线方法的发展所驱动，近年来学界计算引力双体散射可观测量的能力在近年来大大提高。这些可观测量有效地描述了在弱场及高速情况[后闵氏（PM）]下引力两体问题，在束缚两体问题与引力波建模中也有应用。作者充分利用PM数据来对无进动旋转黑洞构造一个完全螺旋合并铃宕波形模型，处于有效单体（EOB）形式SEOBNR-PM之内。此模型密切基于高度成功的SEOBBRv5模型，被LIGO-Virgo-KAGRA合作组采用，其关键新性质是一个在微扰PM展开下由匹配两体散射角导出的EOB哈密顿量。此模型表现良好，与441个数值相对论（NR）模拟有中度的不匹配，比类似校准版本的SEOBNRv5略低。与NR在结合能上的比较也比SEOBNRv5表现更好，尽管后者包含NR模拟的额外修正。

Post-Minkowskian Theory Meets the Spinning Effective-One-Body Approach for Bound-Orbit Waveforms

Alessandra Buonanno, Gustav Mogull and et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.211402

超允许β衰变对V_ud的测量准确性关键取决于对辐射修正的控制。最近，在单核子、普遍修正方面取得了实质性进展，而通常由量δ_NS参数化的核相关效应则受到的约束要小得多。在这里，我们提出了一个方案来评估有效场论（EFT）中的此种修正，突出了EFT 幂次计数预测的主导项。此外，我们将结果与δ_NS的色散表示进行了比较，表明即使在低中间态的情况下，预期的动量标度也适用。我们的EFT框架为δ_NS的从头计算铺平了道路，从而解决了V_ud中的主要不确定性。

Radiative Corrections to Superallowed β Decays in Effective Field Theory

Vicenzo Cirigliano, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.211801

[Featured in Physics] A new analysis of 𝐵-meson decays strongly hints that they harbor physics beyond the standard model.

本文在SU(3) 味对称[SU(3)_F]的假设下，对B→PP衰变进行了拟合，其中B={B⁰，B⁺，B_s⁰}、赝标量P={π，K}。尽管对ΔS=0或ΔS=1的单独衰变的拟合良好，但组合拟合非常差：与标准模型的SU(3)_F极限(SM_SU(3)F)存在3.6σ的不一致。可以通过添加SU(3)_F破缺项来消除这种差异，但需要1000%的SU(3)_F破缺。上述结果是严格的，群论上的——没有做出动力学假设。当添加一个由QCD因式分解驱动的假设时，与SM_SU(3)F的差异增长到4.4σ。

Anomalies in Hadronic B Decays

Raphaël Berthiaume et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211802 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211802

轴子是假设的粒子，被认为有可能解决现代物理学中的两个主要难题：强CP问题和暗物质的性质。基于腔的轴子光晕镜是探测其理论上与微电子伏质量范围的轴子-光子耦合的最灵敏工具。然而，随着搜索质量(或频率)的增加，检测效率降低，这主要是由于腔体积的减小。尽管高阶共振模式具有保持实验体积的潜力，但它们在搜索中的实际应用受到了在合理宽的搜索带宽内保持高形状因子的挑战的限制。我们介绍了一种创新的调谐方法，该方法利用了膨胀材料的独特特性，旨在有效地调谐更高的模式。这种方法被应用于TM₀₂₀模式，用于暗物质轴子搜索，探索21.38～21.79 μeV的轴子质量范围，从而为大于约10^-13 GeV^-1的轴子-光子耦合建立了新的排除极限。这些发现应该允许使用高阶模进行腔晕镜搜索。

Search for Dark Matter Axions with Tunable TM₀₂₀ Mode

Sungjae Bae et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211803 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211803

我们提出圈-树对偶(LTD)中的多圈真空振幅作为在高能对撞机上进行有效理论预测的最佳构建块。真空振幅的LTD表示的明显因果特性强烈支持了这一假设。LTD中的真空振幅作为一个核，通过内部传播子的在壳能量中的残留对所有有助于给定散射或衰变过程的最终状态进行编码。规范不变性和外腿的波函数重整化自然地结合在一起。这种方法被称为LTD因果幺正性，导致了一种新的横截面和衰变率的微分表示，在微扰理论中，这种表示在所有阶上都没有紫外和红外奇点。不同相空间残差之间的阈值奇异性也匹配。最值得注意的是，它允许我们首次推测初始状态共线分裂函数的局部函数形式。所有这些性质的实现提供了对撞机微分可观测的理论描述，该描述在时空的四个物理维度中得到了很好的定义。

Rewording Theoretical Predictions at Colliders with Vacuum Amplitudes

Selomit Ramírez-Uribe, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211901 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211901

测量中子上的深度虚康普顿散射(DVCS)是根据广义部分子分布(GPD)理解核子结构的必要步骤之一。中子靶在确定GPD E方面与横向极化质子靶起着互补作用。这种知之甚少、约束较差的GPD对于获得夸克角动量对核子自旋的贡献至关重要。通过使用能量高达10.6 GeV的杰斐逊实验室纵向极化电子束和CLAS12探测器探测中子，首次测量了中子上的DVCS，选择了遍举末态。提取的束自旋不对称性，结合在质子上测量的DVCS可观测值，允许康普顿形状因子H和E的虚部进行干净的夸克味分离。

First Measurement of Deeply Virtual Compton Scattering on the Neutron with Detection of the Active Neutron

A. Hobart et al. (CLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 211903 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211903

纵向极化深度非弹性轻子-核子散射中的半单强子产生是解决质子自旋结构夸克味分解的有力工具。我们以分析形式对极化半单深度非弹性散射（SIDIS）的系数函数进行了完整的次次阶QCD修正，使SIDIS测量能够用于质子自旋结构的精确研究。通过与DESY HERMES和CERN COMPASS实验的极化单举强子谱数据进行比较，说明了这些修正的数值影响。

Polarized Semi-Inclusive Deep-Inelastic Scattering at Next-to-Next-to-Leading Order in QCD

Leonardo Bonino, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211904 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211904

Polarized semi-inclusive deep-inelastic scattering (SIDIS) is a key process in the quest for a resolution of the proton spin puzzle. We present the complete results for the polarized SIDIS process at next-to-next-to-leading order (NNLO) in perturbative quantum chromodynamics. Our analytical results include all partonic channels for the scattering of polarized leptons off hadrons and a spin-averaged hadron identified in the final state. A numerical analysis of the NNLO corrections illustrates their significance and the reduced residual scale dependence in the kinematic range probed by the future electron-ion collider.

Next-to-Next-to-Leading Order QCD Corrections to Polarized Semi-Inclusive Deep-Inelastic Scattering

Saurav Goyal, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211905 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211905

[Editors’ Suggestion] For the first time, a lattice QCD computation is able to determine the mass and width of the 𝜔 meson, which is the lightest hadron resonance dominantly decaying into three particles.

Many excited states in the hadron spectrum have large branching ratios to three-hadron final states. Understanding such particles from first principles QCD requires input from lattice QCD with one-, two-, and three-meson interpolators as well as a reliable three-body formalism relating finite-volume spectra at unphysical pion mass values to the scattering amplitudes at the physical point. In this work, we provide the first-ever calculation of the resonance parameters of the 𝜔 meson from lattice QCD, including an update of the formalism through matching to effective field theories. The main result of this pioneering study, the pole position of the 𝜔 meson at √𝑠𝜔 =(778.0(11.2) −𝑖3.0(5))  MeV, agrees reasonably well with experiment. In addition we provide an estimate of the 𝜔 −𝜌 mass difference as 29(15) MeV.

Next-to-Next-to-Leading Order QCD Corrections to Polarized Semi-Inclusive Deep-Inelastic Scattering

Haobo Yan, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211906 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211906

[Editors’ Suggestion] New universal duality relations constrain the thermal spectra of 3D conformal field theories and the quasinormal spectra of their black hole duals.

Thermal spectra of correlation functions in holographic 3D large-𝑁 conformal field theories (CFTs) correspond to quasinormal modes of classical gravity and other fields in asymptotically anti–de Sitter black hole spacetimes. Using general properties of such spectra along with constraints imposed by the 𝑆 duality (or the particle-vortex duality), we derive a spectral duality relation that all such spectra must obey. Its form is universal and relates infinite products over QNMs with bulk algebraically special frequencies. In the process, we also derive a new sum rule constraining products over QNMs. The spectral duality relation, which imposes an infinite set of constraints on the QNMs, is then investigated and a number of well-known holographic examples that demonstrate its validity are examined. Our results also allow us to understand several new aspects of the pole-skipping phenomenon.

Duality Constraints on Thermal Spectra of 3D Conformal Field Theories and 4D Quasinormal Modes

Sašo Grozdanov and Mile Vrbica

Phys. Rev. Lett. 133, 211601 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211601

Detector simulation and reconstruction are a significant computational bottleneck in particle physics. We develop particle-flow neural-assisted simulations (parnassus) to address this challenge. Our deep learning model takes as input a point cloud (particles impinging on a detector) and produces a point cloud (reconstructed particles). By combining detector simulations and reconstruction into one step, we aim to minimize resource utilization and enable fast surrogate models suitable for application both inside and outside large collaborations. We demonstrate this approach using a publicly available dataset of jets passed through the full simulation and reconstruction pipeline of the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment. We show that parnassus accurately mimics the CMS particle flow algorithm on the (statistically) same events it was trained on and can generalize to jet momentum and type outside of the training distribution.

Automated Approach to Accurate, Precise, and Fast Detector Simulation and Reconstruction

E. Dreyer, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 211902 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211902

Chambers-Wall 等人基于 Norfolk 二核子和三核子相互作用以及相关的单体和两体电磁流，采用量子蒙特卡洛方法计算了 𝐴 = 6–10 原子核的磁形状因子。在考虑两核子流的情况下，计算结果与 ⁶Li、⁷Li、⁹Be 和 ¹⁰B 已有实验数据在动量转移 𝑞∼3  fm⁻¹ 的范围内一致。他们还预测了 ⁷Be，⁸Li，⁹Li 和 ⁹C 的磁形状因子，发现在这些系统中，两体流约贡献总磁强度的 40 % – 60 %。对这些放射性系统中的任何一个进行测量，都将为从潜在多核子动力学中所涌现出的原子核的磁结构提供有价值的启示。一个特别有趣的例子是 ⁷Be，因为它可以用来研究镜像核的磁结构。

（褚胤涵）

Quantum Monte Carlo Calculations of Magnetic Form Factors in Light Nuclei

G. Chambers-Wall et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 212501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.212501

作者提出了一项高精度的原子干涉测试方法，以测试自旋极化质子与未极化核子之间的奇宇称和自旋和速度依赖相互作用(SVD)。该测试使用了装载有⁸⁷Rb原子的布拉格原子干涉仪，其中原子核内的单个未配对质子起着测试自旋的作用。作者设计在两个精心选择的内部状态中对原子加速度进行差分测量，以消除⁸⁷Rb原子中极化电子的影响。此外，原子干涉仪特别放置在校园内喻家山中的洞穴实验室中，山体中未极化核子的来源可以在5-100m左右的长度尺度上改进SVD的测试。作者的实验将自由落体普适性的测试精度提高到9.2×10^-9，比之前的极化原子实验提高了约10倍。更重要的是，它对施加于自旋极化质子的SVD相互作用的耦合提供了新的约束， 即在λ=10米时，|g_A^Pg_V^N|≤6.5×10^-32，导致灵敏度比之前的极限有了实质性的提高。作者的工作扩展了原子干涉测量的范围，并为使用极化原子干涉仪测试新物理提供了新的视角。

Constraint on an Exotic Parity-Odd Spin- and Velocity-Dependent Interaction with Atom Interferometer

Yu-Biao Shu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 213401(2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.213401

零差检测用于测量原子系综的集体原子偶极矩，该系综是在最多有两个激发的空间相位Dicke态（所谓的“超原子”）的叠加中制备的。零差检测允许人们隔离出线性依赖于集体原子偶极矩算符平均值的辐射强度贡献。根据原子参考场干涉是相长的还是相消的，可以观察到组合场的超泊松统计或亚泊松统计。

Dipole Moment of a Superatom

B. Yang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 213601(2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.213601

[Featured in Physics] [Editors’ Suggestion] By manipulating and detecting nuclear spins in a tiny floating diamond, scientists have reported a record-long spin coherence time for a levitated system.

核磁共振（NMR）涵盖了从生物学到量子科学的多个领域。在漂浮物体上应用NMR可能揭示超越传统操作范式的新可能性。本文中作者使用氮-14原子的核自旋观察悬浮微金刚石内的核磁共振。通过将金刚石的角自由度严格限制在保罗阱中，作者实现了氮-空位中心的光极化电子自旋与¹⁴N核自旋之间的高效超精细相互作用，实现核自旋极化和量子态读出，揭示长达数百微秒的相干时间。这代表了悬浮系统中记录的最长自旋相干时间，比之前的记录高出3个数量级。作者的研究结果为多种应用提供了希望，包括将宏观粒子冷却到其运动基态，以及探索陀螺仪的几何相位。

Nuclear Magnetic Resonance with a Levitating Microparticle

J. Voisin, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 213602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.213602

恒定频率的相干光与自由电子之间的非弹性相互作用能够实现电子波包的周期性相位调制，从而导致电子能谱中的周期性边带。本文中，作者通过考虑与啁啾光场的相互作用的线性啁啾电子波包，提出了一种相互作用的推广。作者从理论上证明，当匹配电子和光波的啁啾参数时，相互作用会导致电子能谱在某个能量边带中的部分单色化。根据电子的相干时间，电子能谱可能会缩小到1/5，其中26%的电子分布在单色能带中。这种方法将提高光谱分辨率，减少自由电子超快成像实验中的色差。

Monochromatization of Electron Beams with Spatially and Temporally Modulated Optical Fields

Neli Laštovičková Streshkova, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 213801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.213801

超表面在经典和量子光学中的新兴应用正在推动对近简并、高质量（𝑄）因子模式的精确偏振控制的需求。然而，目前创建特定偏振模态对的方式在保持高𝑄因子和鲁棒性之间存在权衡。本文中，作者通过使用成对生成、湮灭和定位偏振奇点来解决这一挑战，这是源自连续体中对称性保证的对称保护束缚态对。作者在硅超表面上通过实验证明了这种设计范式，其模分裂约为20 nm，模分裂偏差低至1nm，𝑄因子高达200。这种方法为在多种应用中提高元表面性能开辟了新的途径，包括传感、调制、非线性混合和量子光生成。

Dual-Band Polarization Control with Pairwise Positioning of Polarization Singularities in Metasurfaces

Chloe F. Doiron, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 213802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.213802

在强烈湍流中，有限大小气泡的变形呈现出复杂的几何形状，超出了简单的球体，因为气泡在广泛的尺度范围内与周围的涡旋交换能量。本研究通过变形气泡在三维中最伸展尖端的速度来研究变形，因为尖端的延伸是由周围涡旋对界面其余部分的压缩引起的。结果表明，基于尖端速度的功率谱呈现出与流体元素的拉格朗日统计相似的标度，但以不同的时间尺度和由基于气泡大小的韦伯数调制的幅度衰减。这表明界面能量主要从与气泡大小相似的涡旋中吸出。此外，尖端速度比速度增量显得更加间歇性，并且其在极端尾部附近的分布可以通过所提出的模型来解释，该模型考虑了具有足够能量的小涡旋可以导致极端变形的事实。这些发现为理解可变形物体与强烈湍流中的多尺度涡旋之间的能量转移提供了一个框架。

（邱仲普）

Intermittency of Bubble Deformation in Turbulence

Xu Xu, Yinghe Qi, Shijie Zhong, Shiyong Tan, Qianwen Wu, and Rui Ni

Phys. Rev. Lett. 133, 214001 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.214001

[Editors’ Suggestion] When approaching a bubble or droplet, a solidifying front of water ice behaves differently than when interacting with solid particles.

当均匀的固化前沿在熔体中遇到不可溶的分散颗粒时，会发生非平凡的变形。对于固体颗粒，整体变形特征主要由颗粒与周围环境之间的热传递决定，不受固化前沿接近速率的影响。在这篇文章中，我们展示了相反的情况，即当与液滴或气泡相互作用时，变形行为表现出完全不同和意想不到的行为。这种变形行为源于具有自由界面的颗粒特有的界面动力学，即热Marangoni力。我们的文章结合了实验、理论和数值模拟来研究液滴与冻结前沿之间的相互作用，并揭示了其令人惊讶的行为。特别是，我们定量理解了前沿变形Δ对前沿传播速度的依赖性，该速度由施加的热梯度强度设定，对于更大的前沿速度（更大的施加热梯度），甚至可以从吸引（Δ<0）变为排斥（Δ>0）。

（邱仲普）

Deforming Ice with Drops

Duco van Buuren et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 214002 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.214002

当纳米级厚度的金属膜和其他金属几何形状沉积在绝缘基底上，并暴露于激光辐射下时，只要它们的温度足够高，它们就会熔化并像流体一样演化。这种演化经常导致图案形成，这可能受到温度依赖的材料参数的强烈影响。此外，激光热吸收本身也取决于时间依赖的金属厚度。对演化中的金属膜进行自洽建模表明，通过控制沉积金属的数量和几何形状，可以控制不稳定性的发展。特别是，我们展示了“热拥挤”效应：额外的金属导致温度升高，这强烈影响金属的演化，即使金属几何形状是不连续的。我们证明了不连续金属域之间的通信是通过底层基底的热扩散发生的。专注于主导效应的完全自洽建模以及准确的时间依赖模拟使我们能够描述热拥挤的主要特征，并提供了一条控制纳米尺度上流体不稳定性和图案形成的途径。

（邱仲普）

Using Thermal Crowding to Direct Pattern Formation on the Nanoscale

Ryan Allaire, Linda J. Cummings, and Lou Kondic

Phys. Rev. Lett. 133, 214003 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.214003

富含水的镁硅酸盐MgSiO₄·H₂被广泛认为是将水输送到地球深部的主要载体。然而，基于流行结构模型的MgSiO₄·H₂的稳定性领域比相关压力和温度（P-T）条件下的实验结果要窄，这让人对这种突出的矿物作为地球深处水载体的身份产生了怀疑。在这里，我们报告了一种先进的结构搜索，它识别出两种新的晶体结构，分别被称为α-和β-MgSiO₄·H₂，它们在前所未有的P-T条件下稳定，即17-68 GPa和高达1860 K，覆盖了实验确定的全部范围。此外，我们进行了带有背散射电子图像的X射线衍射测量，并结合从头算模拟，证明了MgSiO₄·H₂和AlOOH固溶体的形成，它们展现出进一步增强的P-T稳定性领域，使它们成为进入地球最深下地幔的强有力的水载体。这些发现确立并阐明了新的MgSiO₄·H₂相作为进入下地幔深处的潜在主要水载体，为深层地球水循环创造了一个独特的范式。

（邱仲普）

New MgSiO4H2 Phases as Potential Primary Water Carriers into the Deep Earth

Sen Shao, Jian Lv, Xin Li, Lu Li, Peng Liu, Zhaodong Liu, Changfeng Chen, Yanchao Wang, and Yanming Ma

Phys. Rev. Lett. 133, 214101 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.214101

Khotyaintsev等人利用多卫星磁层多尺度观测结果，研究了非稳态无碰撞垂直等离子体激波中的电场和离子反射现象。研究发现，在亚质子尺度（5–10个电子惯性长度）存在大幅度法向电场，该电场由霍尔项(J×B/ne)平衡，这是非稳态（波纹）激波斜坡的瞬态特征。与之相关的静电势与入射太阳风质子的能量相当，能够减缓入射离子速度并反射大量质子，从而使激波漂移加速比稳态平面激波更高效。

（王泰阳）

Ion Reflection by a Rippled Perpendicular Shock

Yuri V. Khotyaintsev et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 215201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.215201

液滴在附着于表面时应表现出多种动态现象，但并非所有这些现象都能在经典流体中实现。通过对超流态 ⁴He 悬滴的可视化研究，作者发现这些液滴在平面表面上发生了水平移动，并在拐角处发生了反弹，这种现象被称为 Noether 模式，反映了平移对称性。此外，液滴还表现出另一种模式，即包含液滴边缘振荡的高振幅垂直振荡模式。这种振荡的周期即使在液滴增大时仍然保持恒定，表现出异常弱的尺寸依赖性。这些异常模式的出现主要归因于超流态所导致的液滴边缘的高流动性。

（郭维安）

Anomalous Oscillation Modes of Superfluid Pendant Droplets

Keita Onodera, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216001 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216001

非中心对称的二维超导体具有较大的自旋轨道耦合，这为探索超出泡利极限的超导行为提供了机会。多层碲化钼（Td−MoTe₂）作为其中一种超导体，其上临界场比泡利极限高出600 %。然而，这种增强的机制仍处于争论中，理论指向自旋轨道宇称耦合或倾斜的Ising自旋轨道耦合。此外，最近在双层材料中观察到了与超导性共存的铁电性，在铁电相变路径上可以观察到超导的强烈变化。在本文中，作者报道了系统地改变磁场角度和垂直于平面的电场强度时双层Td−MoTe₂在平面内磁场下的超导行为。作者发现，双层Td−MoTe₂的超导性具有双重对称性，上临界场最大值沿b轴出现，并沿a轴出现最小值。在整个超导区域和铁电磁滞回线中，双重旋转对称性保持稳定。作者对自旋轨道耦合强度（最高达16.4 meV）的实验观察结果与基于第一性原理计算得出的自旋结构和自旋分裂相吻合，这表明倾斜的Ising自旋轨道耦合是主导性Td−MoTe₂中较大的自旋轨道耦合的基本机制。

（彭怡然）

Twofold Anisotropic Superconductivity in Bilayer Td−MoTe₂

Zizhong Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216002 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216002

由于原子、自旋和应变无序态在低温下提供额外的振动模式，在玻璃态材料中观察到玻色子峰。然而，在没有结构无序的纯偶极无序系统中还没有观察到玻色子峰。在本文中，作者报告了在有机-无机杂化晶体𝑀𝐴₄InCl₇（𝑀𝐴= CH₃NH₃）中，在接近7 K下的比热中观察到玻色子峰状隆起。未结合的Cl阴离子迁移的能量势垒极低，允许迁移持续到低温。迁移和随后的弛豫过程导致其偶极子的随机变化，从而导致偶极子无序态。作者的结果表明，𝑀𝐴₄InCl₇可以被视为一种偶极玻璃，也可以产生玻色子峰。

（郑鹏宇）

Boson-Peak-Like Anomaly Induced by Dipole Disordered States in (CH₃NH₃)₄InCl₇

Zhaolong Liu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216101 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216101

基于石墨烯的范德华异质结构利用邻近效应调控石墨烯层中的自旋轨道耦合（SOC）。在长波长范围内——被狄拉克点附近的电子态所束缚——这种邻近效应特征可以通过包含新型自旋轨道耦合项的哈密顿量进行有效建模，并允许切向自旋结构和径向自旋结构的混合——这通过所谓的Rashba角（θ_R）实现。基于这样的有效模型，作者进行了实际的大规模磁输运计算——横向磁聚焦和Dyakonov-Perel自旋弛豫——并展示了独特的定性和定量特征，能够无偏差地实验区分传统的Rashba自旋轨道耦合与其新型径向Rashba自旋轨道耦合。在此基础上，作者提出了一种直接估计Rashba角的方案，该方案通过探索交换面内磁场时的磁响应对称性来实现。为了完整叙述这一过程，作者还分析了在出现Dresselhaus自旋轨道耦合情况下的磁输运和自旋弛豫特征，并提供了一些关于径向超导二极管效应可能情景的普遍推论。

（杨颖）

Magnetotransport and Spin-Relaxation Signatures of the Radial Rashba and Dresselhaus Spin-Orbit Coupling in Proximitized Graphene

Wun-Hao Kang (康文豪), et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216201 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216201

谱函数和波函数对边界条件的高灵敏度，称为非厄米趋肤效应，代表了非厄米系统的一个基本方面。虽然它赋予了非厄米系统前所未有的物理性质，但它在掌握不受微观细节和边界条件影响的普遍性质方面却呈现明显的障碍。在这篇文章中，作者引入了一个关键定理：在热力学极限下，对于任何具有有限范围相互作用的非厄米系统，所有谱矩都是不变量，与边界条件无关，对谱有很强的约束。利用这一不变性，作者提出了一个新的基于实验观测特征的体动力相判据并且该判据适用于任何维度和任何边界条件。基于这一判据，作者定义了体色散-扩散相变，它不同于实数到复数谱的相变，也不同于实轴以上存在特征值意味着扩散行为的传统的期望。作者在一维和二维晶格模型中验证了这些发现。

（许禛）

Universal Spectral Moment Theorem and Its Applications in Non-Hermitian Systems

Nan Cheng, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216401

[Featured in Physics] [编辑推荐] 一种新的框架，将电子嵌入到周围的浴中，捕获与金属，半导体和关联绝缘体相关的非局域关联效应。

固体电子结构的定量模拟需要同等对待局部和非局域电子关联。作者提出了一种新的从头算格林函数嵌入公式，与使用非相互作用浴的动力学平均场理论不同，它以一种系统可改进的方式推导出具有一般两粒子相互作用的浴表示。由此产生的相互作用浴动力学嵌入理论（ibDET）利用高效的实轴耦合簇求解器来计算自能，以大大降低接近完整系统极限的计算成本。当与GW理论结合时，GW+ibDET在一系列半导体、绝缘体和金属材料的实验光谱性质上取得了良好的一致性。作者的方法还使得量化非局域电子关联在确定材料属性中的作用成为可能，并解决了关于金属钠带宽收缩的长期争论。

（刘瑞）

Interacting-Bath Dynamical Embedding for Capturing Nonlocal Electron Correlation in Solids

J. Li and T. Zhu

Phys. Rev. Lett. 133, 216402 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216402

与扩展的布洛赫波不同，单个粒子可以由于非厄米抽运引起的所谓表皮效应而在空间上局域化。作者在研究中表明，在动力学受限的多体系统中，表皮效应可以通过 Fock 空间中的动态放大表现出来，这超越了直觉预期和此前研究的粒子局域化和聚集现象。作者以非对称版 PXP 模型为例，展示了这种非厄米 Fock 表皮效应如何导致破坏遍历性的本征态——即非厄米量子多体疤痕的类比态。这些非厄米疤痕的一个显著特征是其对外界无序的增强鲁棒性。作者还提出了在带有激光引起损耗的倾斜 Bose-Hubbard 光学晶格中实现非厄米疤痕增强的实验方案。此外，作者在 IBM 量子处理器上实现了此类疤痕增强的数字模拟。研究结果表明，Fock 表皮效应为在一般开放量子系统中构建鲁棒的非遍历态提供了一个强有力的工具。

（郭维安）

Enhanced Many-Body Quantum Scars from the Non-Hermitian Fock Skin Effect

Ruizhe Shen, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216601 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216601

通常来说，固体中的无耗散霍尔效应需要破缺时间反演对称性（TRSB），其中由外加磁场引起的TRSB导致了普通霍尔效应，而由自发磁化引起的TRSB会导致与净磁化强度成比例的反常霍尔效应（AHE）。因此，在磁化强度为零的反铁磁体中不应出现AHE。然而，研究人员最近在某些具有非共线自旋结构和非零Berry曲率的反铁磁体中观察到了较大的AHE。在这里，作者首次在实验中发现了层状反铁磁体EuAl₂Si₂中AHE的另一个起源，即由费米能级附近Weyl点的畴壁（DW）斜散射引起的AHE。有趣的是，DW形成了一种独特的周期性条纹结构，其周期性可通过外部磁场控制，其周期从0 T时的975 nm几乎单调减小到4 T时的232 nm。以拓扑束缚态入射到DW上的电子经历了强烈的非对称散射，导致了巨大的AHE。在2 K和1.2 T时，DW 霍尔电导率(DWHC)在块状体系中达到了创纪录的值，约1.51×10⁴ Scm^-1，比本征反常霍尔电导率大两个数量级。这一发现不仅为探索大的反常霍尔效应开辟了新的范式，还为自旋电子器件的应用提供了潜在的可能性。

（彭怡然）

Giant Domain Wall Anomalous Hall Effect in a Layered Antiferromagnet EuAl₂Si₂

Wei Xia, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216602 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216602

[编辑推荐]预测的一组新的补偿共线磁体不在交变磁性定义范围内，表现出类似和也许更优越的非相对论性自旋劈裂效应。

“交替磁体”中电子带的非相对论性自旋劈裂（NRSS）引发了人们对没有净磁化的反铁磁体（AFM）的新兴趣。然而，具有共线和补偿磁性的交变磁体并不是NRSS AFM的唯一类型。在本文中，作者确定了一组不同的NRSS AFM的对称条件和特征标志，这些AFM超出了对交变磁体的描述。在没有自旋轨道耦合的情况下，这些化合物在Γ点的自旋极化带中表现出破坏的自旋简并。作者用密度泛函理论计算来验证这些模型在三元磁性氮化物中的有效性，特别是MnXN₂（X=Si，Ge，Sn）及其阳离子有序变体。通过消除Γ处先前的自旋简并约束，这些化合物可以促进自旋电流的产生，而不会因交替的自旋极化而产生抵消。作者的研究结果扩大了符合NRSS的材料的范围。

（郑鹏宇）

Nonrelativistic Spin Splitting at the Brillouin Zone Center in Compensated Magnets

Lin-Ding Yuan, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216701 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216701

作者提出了一种变分波函数，用以将量子斯格明子表示为玻色子算符。该算符忠实地再现了量子斯格明子的两个基本特征：它们的经典磁序和局部自旋反转激发的“量子云”。通过对二维手性磁模型基态的精确数值模拟，作者在单个斯格明子的状态图中发现了两个区域，这些区域以其主导的量子修正区分开来。作者还通过矩阵乘积态模拟了两个斯格明子的绝热编织过程，以验证在大间距斯格明子之间，斯格明子的算符表示是有效的。这一工作表明，斯格明子可以近似地粗粒化，并通过玻色子准粒子来表示，这为多斯格明子量子相的场论奠定了基础，并且与其他方法不同，它融入了单个斯格明子的微观量子涨落。

（杨颖）

Quantum Magnetic Skyrmion Operator

Andreas Haller, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216702 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216702

[Featured in Physics] Contrary to conventional wisdom, a lattice of engineered nanoparticles called meta-atoms can have a chiral optical response even when each meta-atom is not chiral.

作者证明了手性响应可以在具有单斜晶格对称（所谓的布拉维斜晶格）的共振超表面中实现，其中镜面对称性被晶格不对称和衬底破坏，而每个单独的超构原子仍然完全是非手性的。作者通过引入模式手性参数作为定量度量晶格手性本征模式的手段来描述潜在的物理特性。作者在实验中证实了在圆偏振光下共振硅超表面的选择线性和非线性手性相互作用。

（许禛）

Chiral Dichroism in Resonant Metasurfaces with Monoclinic Lattices

Ivan Toftul, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 216901 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.216901

作者提出了一种基于超导腔耦合半导体量子点的连续微波光子计数器。该设备利用双量子点中的光子辅助隧穿，并通过第三个量子点探测隧穿事件。得益于两能级双点吸收器的能量可调性，作者的设备能够独立检测单光子和多光子吸收事件。作者展示了光子辅助隧穿率作为腔光子态的度量，这与P(E)理论——一个描述通过两能级吸收器介导腔光子场的理论框架——保持一致。作者进一步使用Jaynes-Cummings输入输出理论描述了单光子检测，并展示了它在低功率范围内与P(E)理论预测的一致性。

（刘瑞）

Continuous Microwave Photon Counting by Semiconductor-Superconductor Hybrids

S. Haldar, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 217001 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.217001

双层材料可能支持由一层中的电子和另一层中的空穴组成的层间激子。在实验中，非零的激子密度通常通过化学势偏置来维持，这可以通过光抽运或连接到两层的电接触来实现。作者表明，如果电荷可以在层间隧穿，化学势偏置会使激子凝聚态进入交流约瑟夫森效应的动力学区域。这种效应带来了一些物理现象，例如隧穿电流，以及通过实验控制调节器将凝聚态从明态（发射相干光子）调整为暗态的能力。如果系统被置于光学腔中，与腔光子的耦合作用会根据偏置的不同，偏好于不同的动力学态，从而实现超辐射相。

（郭维安）

Dynamical Exciton Condensates in Biased Electron-Hole Bilayers

Zhiyuan Sun, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 217002 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.217002

[Featured in Physics] [编辑推荐] 在统计力学中发现一种新的对称性可以帮助科学家推导和解释这一物理学分支中的基本关系。

作者确认了最近提出的在经典相空间上的移位操作可作为统计力学微观状态的规范变换。连续规范群的无穷小生成子形成了一个非对易李代数，可在热平均时导出精确的和规则。通过蒙特卡罗模拟，作者证明了在变换相空间中有限移位的规范不变性，从而产生相同的平衡平均。作者的结果指向比以前已知的更深入的统计力学基础，它们为精确恒等式和抽样算法的系统构建提供了途径。

(谭宇涛)

Gauge Invariance of Equilibrium Statistical Mechanics

Johanna Müller, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 217101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.217101

作者从第一性原理推导出新的流体动力学方程——有流的空间非均匀流体中聚集动力学的Smoluchowski - Euler方程。从玻尔兹曼方程出发，作者得到了不同尺寸簇的聚集速率的微观表达式，并观察到它们与目前使用的唯象速率有显著差异。此外，作者还表明，完整地描述聚集系统是需要新的动力学系数。这些系数具有输运和反应速率系数的性质，作者报告了它们的微观表达式。对于沉降时粒子聚集和爆炸后粒子聚集这两个典型的例子，作者用数值方法求解了Smoluchowski-Euler方程，并用直接模拟蒙特卡罗法（DSMC）进行了原子模拟。作者发现，新理论与DSMC的结果吻合得很好，但唯象理论却有明显的不同。这表明了目前使用的唯象理论的不可靠性，需要应用新的第一原理方程。

(谭宇涛)

Hydrodynamic Equations for Space-Inhomogeneous Aggregating Fluids with First-Principle Kinetic Coefficients

A. I. Osinsky and N. V. Brilliantov

Phys. Rev. Lett. 133, 217201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.217201

[编辑推荐] 反应扩散波的性质可以通过双曲流中的流体拉伸和压缩来控制。

与扩散耦合的振荡动力学可以产生行波，如在物理、化学和生物系统中观察到的那样。Izumoto等人通过实验表明，这种波的性质可以通过双曲流中的流体拉伸和压缩来控制。由于不稳定流形上的扩散增宽和平流压缩之间的平衡，可以形成由一列平行波组成的局部包波。在距停滞点一定距离处，平行波转变为平面波和模糊波，其中横向抛物线流动剖面扰乱了间隙宽度的模式。一旦获得波包，它就会印上一个特权方向，即使压缩率降低，该方向也会保持不变。然后，波包的宽度与压缩率成反比。

Control of Chemical Waves by Fluid Stretching and Compression

S. Izumoto, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 218001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.218001

在致命的心律失常期间，心脏会产生自组织螺旋电波。因此，控制这些波是管理疾病的重要步骤。在本快报中，Diaz-Maue等人介绍了一种使用光遗传学控制心脏螺旋波的有效方法。该方法涉及使用光子主动扫描心脏表面以寻找相位奇点。一旦检测到，这些相位奇点就会被重定向到不可激发的壁上以消除。因此，可以以双盲方式控制螺旋波。作者提出了两种理论机制，并进行了体外验证。

Photon-Scanning Approach to Control Spiral Wave Dynamics in the Heart

Laura Diaz-Maue, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 218401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.218401

细胞骨架内的丝状肌动蛋白 (𝐹-actin)交联介导机械力的传递，从而改变细胞形状，就像在细胞分裂和细胞迁移过程中发生的那样。肌动蛋白结合蛋白 (ABP)的交联通常会增加𝐹-actin网络的连通性，但也会增加网络刚性。因此，交联蛋白浓度的范围很窄，在此范围内𝐹-肌动蛋白网络既连接又不稳定。另一种ABP，即肌动蛋白丝切蛋白，在高𝑝H下通过增加其弯曲灵活性和集中机械应力来切断𝐹-肌动蛋白丝，从而诱导碎裂。相比之下，在较低的𝑝H下，肌动蛋白丝切蛋白会增加丝的灵活性，但不会切断。相反，它形成二硫键，将𝐹-肌动蛋白交联成束，再将束成网络。在这里，我们结合光学显微镜和流变学来确定两种可能相反的效应对 𝐹-肌动蛋白网络力学的影响——增加丝水平的灵活性，以及增加网络水平的连接性。事实上，通过线性流变学，我们发现这些机制是相互平衡的，因此，辅丝蛋白网络模量在很宽的范围内仅对辅丝蛋白浓度有微弱的依赖性，这与𝐹-肌动蛋白交联蛋白发生的剧烈硬化形成对比。此外，通过非线性流变学，网络在比交联蛋白更高的应力下变硬，这表明材料保持柔韧性的范围更广。这些结果可能使𝐹-肌动蛋白网络能够增加连通性，而不会对刚性造成严重影响，从而为调节使用传统𝐹-肌动蛋白辅助蛋白所未见的活性聚合物力学提供了一种新途径。

Cofilin-Mediated Filament Softening and Crosslinking Counterbalance to Enhance Actin Network Flexibility

Zachary Gao Sun and Michael Murrell

Phys. Rev. Lett. 133, 218402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.218402