PRL导读-2024年132卷23期

通过分子的偶极交换和里德伯原子的范德华相互作用，光镊阵列与强相互作用的结合为探索各种量子自旋模型打开了大门。下一个重要步骤将是将此类设置与移动掺杂剂相结合。这将使人们能够模拟被认为是许多强关联量子材料基础的物理。Homeier等人提出了一种实验方案，通过在一组三个内部原子或分子状态中编码局部希尔伯特空间来实现玻色子t-J模型。通过设计自旋之间的反铁磁（AFM）耦合，可以实现电荷运动和磁序之间的竞争，类似于高Tc铜酸盐中的竞争。由于作者们提出的二维玻色子AFM t-J模型的基态以前没有被广泛研究过，他们首先分析了两个掺杂剂的情况——这是它们的玻色子统计发挥作用的最简单情况——并将他们的结果与费米子的情况进行比较。对六足圆柱体进行了大规模密度矩阵重整化群计算，发现玻色子孔有很强的条纹形成趋势。这表明玻色，AFM t-J模型可能包含与强关联电子中的集体相相似的物理特性。

(李元朋)

Antiferromagnetic Bosonic 𝑡–𝐽 Models and Their Quantum Simulation in Tweezer Arrays

L. Homeier, T. Harris, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 230401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.230401

可积系统为量子世界中可解决的多体问题提供了罕见的例子。由于结构的微调，它们在自然界和实验中的实现从来都不是完全准确的，因此只能暂时观察到可积性的影响。克服这一限制的一种方法是将几乎可积的系统弱耦合到热浴和驱动中：这将稳定可积效应，直到任意时间，并将它们编码为近似于广义吉布斯系综的稳态。然而，对这种驱动耗散近可积模型的描述具有挑战性，迄今为止还没有提出确切的分析方法。在这里，Ulčakar等人开发了一个迭代方案，其中可积性破缺扰动（热浴）确定在高效截断广义吉布斯系综描述中起主导作用的守恒量。作者们的方案为在热力学大系统中的简化计算铺平了道路，并可用于构建未知守恒量。

(李元朋)

Iterative Construction of Conserved Quantities in Dissipative Nearly Integrable Systems

I. Ulčakar and Z. Lenarčič

Phys. Rev. Lett. 132, 230402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.230402

Ge等人研究了在1D Z₂格点规范理论中耦合到动态自旋-1/2链作为物质场的量子多体伤痕态中的介子激发（粒子-反粒子束缚态）。通过引入物理Hilbert空间的弦表示，作者们将一个伤痕态｜Ψ_nl>表示为具有相同弦数n和总长度l的所有弦基态的叠加。对于小l的疤痕态｜Ψ_nl>，物质场的规范不变自旋交换关联函数随着距离增加呈指数衰减，表明稳定介子的存在。然而，对于大l，关联函数表现出幂律衰减，表明非介子激发的出现。此外，他们表明这种介声-非介子交叉可以通过淬火动力学来检测，分别从两个低纠缠的初始状态开始，这在量子模拟中是实验可行的。他们的研究结果扩展了晶格规范理论中量子多体疤痕的物理特性，并揭示了非介子状态也可以表现出遍历性破缺。

(李元朋)

Nonmesonic Quantum Many-Body Scars in a 1D Lattice Gauge Theory

Z. Ge, Y. Zhang, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 230403 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.230403

量子速度极限提供了量子系统离开其初始状态的速率上限。在这篇文章中，Yadin等人提供了一种不同类型的速度极限，用来描述受到扰动的开放系统与相应未受扰动的轨迹之间的偏离。在弱耦合的情况下，作者表明偏离速度的界限由扰动哈密顿量下的量子 Fisher 信息给出，误差可以根据系统和热浴的时间尺度估计出来。作者提供了该速度极限的三个应用。首先，它能够在存在未完全表征的退相干的情况下对量子 Fisher 信息进行实验估计。其次，它意味着，在淬火下，驱动热系统快速远离平衡需要较大的量子功涨落。此外，它还可以限制开放系统中可观测量期望值对扰动的响应。

（赵秀花）

Quantum Speed Limit for States and Observables of Perturbed Open Systems

B. Yadin, S. Imai, and O. Gühne

Phys. Rev. Lett. 132, 230404 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.230404

快速且高保真的量子比特初始化对于低频量子比特（如 fluxonium）以及许多量子算法和量子纠错码的应用至关重要。在电路量子电动力学系统中，初始化通常通过微波驱动量子比特和短寿命腔之间的状态转移来实现，在原子系统中也称为边带冷却过程。由于波函数宇称对称性选择定则的限制，边带跃迁只能通过需要多音或强驱动的多光子过程来实现。利用 fluxonium 的通量可调性，Wang等人通过打破通量对称性促进非计算量子比特跃迁和腔激发之间的相互作用，从而规避了上述限制。通过单音边带驱动，研究人员实现了保真度超过 99%、用时仅300 纳秒的量子比特初始化，并且对控制参数的变化具有鲁棒性。此外，研究人员表明其初始化方案还具有同时移除量子比特第二激发态布居数的内在优势，并且很容易被整合到大规模fluxonium处理器中。

（赵秀花）

Efficient Initialization of Fluxonium Qubits based on Auxiliary Energy Levels

T. Wang, F. Wu, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 230601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.230601

大振幅压缩猫态和高质量 Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 态对于有效的量子纠错至关重要，但其光学制备一直受到成功概率低、振幅小和压缩不足等挑战的阻碍。为解决这些限制，Winnel等人引入了可扩展的光学方案，用于从光子数态确定性地制备大振幅压缩猫态。Fock 态（光子数态）的优点是可以在所有测量结果中产生一致的猫态，并且本身提供了一定程度的压缩。值得注意的是，这些压缩猫态能够通过“繁殖”过程促进高质量近似 GKP 态的确定性生成，表明在近期实验中实现光学中的 GKP 纠错在技术上是可行的。本文的方案可通过使用 GKP 纠错实现容错量子计算。

（赵秀花）

Deterministic Preparation of Optical Squeezed Cat and Gottesman-Kitaev-Preskill States

M. S. Winnel, J. J. Guanzon, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 230602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.230602

下一代射电实验，如升级的Pierre Auger天文台以及已规划的GRAND与BEACON阵列，都面向低仰角处的极高能粒子大气浴探测。这一倾斜的宇宙线大气浴相较垂直情况，在大气中出现得更高，会增强级联反应中电子与正电子的磁偏转。作者在其射电放射过程中发现两个新特征：其一是新的极化模式，与地磁同步极化模型一致，其二是射电放射的相干性损失，二者都是对天顶角θ≳65°大气浴且有较强磁场幅度（典型的强度在B~50μT）而言的。作者的模型已经与ZHAireS与CoREAS蒙特卡罗模拟比较过。这一结果突破了传统的由Askaryan建立且只有横向流放射的射电信号描述，并且为下一代实验（包含宇宙线或中微子分辨）的探测与重新组织策略提供了导引。

Loss of Coherence and Change in Emission Physics for Radio Emission from Very Inclined Cosmic-Ray Air Showers

Simon Chiche, Chao Zhang and et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 231001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231001

作者对使用Lyman-α森林宇宙学研究结果的1D小波散射变换的约束功率进行了预测。通过使用仿真模拟与Fisher矩阵，作者发现，在散射变换系数中有相当多的宇宙学信息未被通量功率谱捕捉到。作者假定每个类星体的无关高斯像素噪声处于由简单对数正态模型描述的水平，并计算了模拟协方差矩阵。额外的信息来自两方面，其一是一阶小波功率中更小的协方差计算结果，其二是描述森林非高斯信息的二阶小波系数。从小波散射变换得到的对宇宙学参数的约束要比来自功率谱的高过一个数量级，将4D参数空间缩小10⁶倍。这些进展应该用暗能量光谱仪实现，暴涨的进行将被约束，以检验预测α_s=-6×10^-4的常规暴涨模型，而中微子质量约束也会被提高到足以进行极小中微子质量的5-σ探测。

Forecast Cosmological Constraints with the 1D Wavelet Scattering Transform and the Lyman-𝛼 Forest

Hurum Maksora Tohfa, Simeon Bird, and et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 231002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231002

本文中，作者阐述了应用推广δN形式的方法，此方法可以计算大尺度涨落的演化（包含引力波），而仅通过求解背景齐次宇宙来实现。使用Noether荷密度，作者导出了联系横截视界上的涨落与暴涨末期引力波的解析表达式。此式也可用于有各向异性背景的暴涨模型。作者使用此模型讨论了非零线性极化的条件以及单个与多个规范场的定性差异。

Statistical Anisotropy of Primordial Gravitational Waves from Generalized 𝛿𝑁 Formalism

Takahiro Tanaka and Yuko Urakawa

Phys. Rev. Lett. 132, 231003 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231003

引力波探测器中的悬挂镜需要低机械损耗的结点来保证探测性能。氢氧催化连接技术已被用在GEO600、先进LIGO以及先进Virgo的熔合二氧化硅悬挂系统上。未来的探测器会用到低温冷却的悬挂镜，而这可能引起镜子材料与悬挂设计的改变。其他可以取代氢氧催化连接或与之一同使用的方法也被广泛研究。而一种涉及修复场景的设计是受高度关注的。实际上，KAGRA中使用的悬挂镜是由蓝宝石制成且在低温环境运行，其中用到将氢氧催化连接与镓连接结合的技术。本文发表了首个镓连接的机械损耗的测量结果，温度介于10K到295K。此种损耗会在温度处于10K时降到（1.8±0.3）×10^-4的水平，可与氢氧催化连接相比拟。

Temperature Dependence of the Mechanical Dissipation of Gallium Bonds for Use in Gravitational Wave Detectors

Karen Haughian, Peter G. Murray and et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 231401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231401

[Featured in Physics] [Editors’ Suggestion] Some ultralight black holes that formed soon after the big bang might have been exotic objects with a net “color charge” that left potentially observable signatures.

一些大爆炸后不久形成的超轻黑洞会成为带净色荷的奇异对象，且可能具有可观测性质。作者描述了在早期宇宙形成具有显著QCD色荷黑洞的机制。原初黑洞（PBH）可能组成暗物质的主要部分，如果其正好在QCD禁闭跃迁前形成。此种PBH会经由吸收未禁闭的夸克与胶子形成，且因此携带净色荷。作者在不同模型中计算了每个Hubble体积中带近极端色荷的此PBH的数量，并且讨论了可能的唯象影响。

Primordial Black Holes with QCD Color Charge

Elba Alonso-Monsalve and David I. Kaiser

Phys. Rev. Lett. 132, 231402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231402

作者在共面三体构型中研究了围绕合并黑洞双星（BHB）运转的星体动力学。在BHB轨道衰变期间，此系统可被驱动发生拱点进动共振，其中行星轨道的拱点进动率与内部BHB的相匹配。结果是，此系统进入共振对流态直到BHB合并完成，这导致行星轨道的极端偏心增长。此共振对流会在内部双黑洞具有非零偏心率以及质量不等时出现。星体偏心率的共振驱动会显著改变内部BHB的硬化率且产生可观测效应以研究合并中及合并后BHB附近的现象。

Extreme Resonant Eccentricity Excitation of Stars around Merging Black-Hole Binary

Bin Liu and Dong Lai

Phys. Rev. Lett. 132, 231403 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231403

我们证明了一类𝐿-圈共形梯形图在𝑑=2L+1维上与自由带质量复标量场的扭曲配分函数密切相关。在某些二维和四维共形鱼网模型中，图作为四点函数出现。标量的扭曲热两点函数成为所有圈的共形梯形图的生成器。我们认为，这种对应关系是由两个解耦的谐振子系统导致的，这些谐振子被虚化学势扭曲。我们在共形图之间发现了许多代数和微分关系，这些关系反映了潜在的自由动力学。

Conformal Graphs as Twisted Partition Functions

Manthos Karydas, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 231601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231601

A combination of searches for a new resonance decaying into a Higgs boson pair is presented, using up to 139  fb⁻¹of 𝑝𝑝 collision data at √𝑠=13  TeV recorded with the ATLAS detector at the LHC. The combination includes searches performed in three decay channels:   ,   , and   . No excess above the expected Standard Model background is observed and upper limits are set at the 95% confidence level on the production cross section of Higgs boson pairs originating from the decay of a narrow scalar resonance with mass in the range 251 GeV–5 TeV. The observed (expected) limits are in the range 0.96–600 fb (1.2–390 fb). The limits are interpreted in the type-I two-Higgs-doublet model and the minimal supersymmetric standard model, and constrain parameter space not previously excluded by other searches.

Production Using 𝑝𝑝 Collisions at √𝑠=13  TeV with the ATLAS Detector

G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 132, 231801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231801

我们给出了在大型强子对撞机上𝑝𝑝→𝐻𝐻散射过程的完整的次领头阶电弱校正的结果，专注于主要的胶子-胶子聚变过程。虽然在总横截面水平上的校正约为−4%，但在HH生产阈值能量附近的校正超过+15%，在高能区的校正约在−10%，导致差分分布的形状失真。我们的发现大大减少了与这一关键过程相关的理论不确定性，与实验测量结果相比，为理解希格斯玻色子势的形状提供了宝贵的输入。

Electroweak Corrections to Double Higgs Production at the LHC

Huan-Yu Bi, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 231802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231802

本文提出了使用格点量子色动力学（QCD）确定夸克的Collins-Soper核，该核涉及不同快度尺度下的横向动量依赖部分子分布（TMDs）。这是首次对夸克质量、算符混合和离散化效应进行系统控制的此类测定。相邻对数匹配用于将格点可计算分布与对应的TMD相匹配。连续外推格点QCD结果与Collins-Soper核最近的几个唯象参数化一致，并且足够精确，不利于其他参数化。

Determination of the Collins-Soper Kernel from Lattice QCD

Artur Avkhadiev, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 231901 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231901

Using (10.087±0.044)×109 𝐽/𝜓 events collected with the BESIII detector at the BEPCII storage ring, the processes    and    are studied, where the    baryons are produced in the process 𝐽/𝜓→   and the protons are the hydrogen nuclei in the cooling oil of the beam pipe. Clear signals are observed for the two reactions. The cross sections in    are measured to be   =(12.2±1.6stat±1.1syst) and   =(17.5±2.1stat±1.6syst)  mb at the    momentum of 1.074  GeV/𝑐 within a range of ±0.017  GeV/𝑐, where the    are the scattering angles of the    in the    rest frames. Furthermore, the differential cross sections of the two reactions are also measured, where there is a slight tendency of forward scattering for   , and a strong forward peak for   . We present an approach to extract the total elastic cross sections by extrapolation. The study of    represents the first study of antihyperon-nucleon scattering, and these new measurements will serve as important inputs for the theoretical understanding of the (anti)hyperon-nucleon interaction.

First Study of Antihyperon-Nucleon Scattering    and Measurement of    Cross Section

M. Ablikim et al. (BESIII Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 132, 231902 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231902

[Editors’ Suggestion] A new measurement of the 𝑒⁺𝑒⁻→𝜋⁺𝜋⁻ cross section from the CMD-3 experiment points to a larger hadronic contribution to muon 𝑔−2 than previous such measurements, which, if confirmed, would ease the tension between theory and experiment for that magnetic moment.

The cross section of the process 𝑒⁺𝑒⁻→𝜋⁺𝜋⁻ has been measured in the center-of-mass energy range from 0.32 to 1.2 GeV with the CMD-3 detector at the electron-positron collider VEPP-2000. The measurement is based on an integrated luminosity of about 88  pb⁻¹, of which 62  pb⁻¹ represent a complete dataset collected by CMD-3 at center-of-mass energies below 1 GeV. In the dominant region near the 𝜌 resonance a systematic uncertainty of 0.7% was achieved. The implications of the presented results for the evaluation of the hadronic contribution to the anomalous magnetic moment of the muon are discussed.

Measurement of the Pion Form Factor with CMD-3 Detector and Its Implication to the Hadronic Contribution to Muon (𝑔−2)

F. V. Ignatov et al. (CMD-3 Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 132, 231903 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231903

我们研究了量子电动力学中四个大质量轻子散射振幅的双圈修正。这些振幅涉及以前未知的椭圆费曼积分，作者使用了微分方程方法对其进行解析计算。在这个过程中，我们揭示了这个散射振幅背后的椭圆几何的细节，并展示了如何利用其性质来获得紧凑、易于评估的级数展开式，这些级数展开式描述了在QED中四个带质量轻子在与Bhabha和Møller散射过程相关的运动学区域中的散射。

Two-Loop QED Corrections to the Scattering of Four Massive Leptons

Maximilian Delto, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 231904 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.231904

Maurice Coquet 等人提出超相对论重离子碰撞中产生的轻子对的角分布可以作为夸克-胶子等离子体热化的探针。他们重点研究不变质量足够大的双轻子，它们是在碰撞的早期阶段通过夸克-反夸克湮灭产生的。在轻子对的静止参考系下，其角分布反映了夸克动量的角分布。在早期，由于快速的纵向膨胀，夸克-胶子等离子体的横向压力大于其纵向压力，从而导致一个扁椭球形的轻子分布。相比之下，来自入射核的夸克和反夸克直接（Drell-Yan）产生的轻子对，其动量本质上是纵向的，结果是一个长椭球形的分布。随着不变质量的增加，Drell-Yan 逐渐成为双轻子产生的主要来源，轻子分布由扁椭球形向长椭球形演化。发生这种转变的不变质量对夸克-胶子等离子体的平衡时间高度敏感，或等价地，对早期碰撞阶段的剪切粘度与熵比 η/𝑠 高度敏感。

（褚胤涵）

Dilepton Polarization as a Signature of Plasma Anisotropy

Maurice Coquet et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 232301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.232301

最近观测到的从 Ni 到 Rb 的 𝑁 = 𝑍 线上奇-奇核和偶-偶核之间的双结合能差δ𝑉_𝑝𝑛 的异常分岔对核理论提出了挑战。为了解决这个问题，王一平等人建立了一种基于相对论密度泛函理论的类壳模型方法，通过同时微观和自洽地处理中子-中子、质子-中子和质子-质子配对关联，在没有任何特殊参数的情况下，计算结果很好地再现了观测结果，并且发现这种反常分岔的机制是由于 𝑁 = 𝑍 奇-奇核中质子-中子配对关联比偶-偶核中的强。他们的结果为反常的 δ𝑉_𝑝𝑛 分岔提供了很好的解释，并为 𝑁=𝑍 线附近核中存在质子-中子配对关联提供了明确的信号。

（褚胤涵）

Abnormal Bifurcation of the Double Binding Energy Differences and Proton-Neutron Pairing: Nuclei Close to 𝑁=𝑍 Line from Ni to Rb

Y. P. Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 232501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.232501

Yuan-Zhuo Ma 等人首次利用次次次领头阶的高保真手征相互作用，对热中子物质中的自旋和密度关联进行了第一性原理格点计算。这些关联对核坍缩超新星中的中微子加热和激波恢复有很大的影响，并体现于称为结构因子的函数中。不幸的是，使用高保真手征相互作用计算结构因子在现有计算方法下难以实现。在本研究中，他们使用一种称为秩一算子（RO）的计算方法来解决这个问题。RO 方法是在多费米子系统的模拟中有着广泛应用的一种技术。它解决了利用微扰论求解多体算符和高阶修正项时计算量指数增加的问题。利用 RO 方法，他们计算了热中子物质的矢量和轴矢静态结构因子随温度和密度的变化。格点计算的结果在低密度下与位力展开计算符合得很好，但在高密度下更可靠。用于估计核坍缩超新星模拟中的中微子不透明度的随机相位近似代码现在可以通过第一性原理格点计算进行校准。

（褚胤涵）

Structure Factors for Hot Neutron Matter from Ab Initio Lattice Simulations with High-Fidelity Chiral Interactions

Yuan-Zhuo Ma et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 232502 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.232502

Miyagi 等人利用基于手征有效场论相互作用和流的价空间-介质相似重整化群，研究了两体流对中等质量和重核磁偶极矩的影响。他们重点研究了从氧到铋的近双幻数核，发现领头阶的两体流全面改善了与实验磁矩的吻合度。此外，他们的结果显示了 ⁴¹Ca 中多壳层效应的重要性，这表明 ⁴⁰Ca 中的 Z = N = 20 间隙不如 ⁴⁸Ca 那样稳固。两体流在更重系统中贡献的增加可以通过算符中质心依赖的 Sachs 项的结构来解释。

（褚胤涵）

Impact of Two-Body Currents on Magnetic Dipole Moments of Nuclei

T. Miyagi et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 232503 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.232503

⁴⁸Ca 的磁偶极跃迁强度 𝐵(𝑀1) 主要受到一个激发能为 10.23 MeV 的共振态影响。关于 𝐵(𝑀1) 的实验结果并不一致，这影响了我们对原子核自旋翻转的理解。B. Acharya 等人基于手征有效场理论对⁴⁸Ca的𝐵(𝑀1)进行了第一性原理计算，发现 𝐵(𝑀1:  0⁺→1⁺) 在7.0 ~ 10.2  μ²_𝑁 范围内。这与 (γ,𝑛) 实验结果一致，但大于 (𝑒,𝑒′) 和 (𝑝,𝑝′) 散射的结果。两体流对 𝐵(𝑀1) 强度没有压低作用，连续效应则使其减少了大约 10%。为了验证他们的方法，他们计算了 ^47,49Ca 的磁矩，并通过计算轻核的磁矩进行了检验。

（褚胤涵）

Magnetic Dipole Transition in ⁴⁸Ca

B. Acharya et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 232504 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.232504

中子星内含有富中子物质，在核饱和密度下仅含有 5% 的质子。J. Keller 等人基于不对称核物质计算，使用手征有效场理论相互作用来研究物质的粗块相平衡，而不是像过去那样，在对称核物质和纯中子物质的性质之间进行插值。早期的工作确认了中子滴（核物质与纯中子的共存态）的存在，但还不清楚质子滴（两个相之间的平衡,其中都含有质子和中子）是否可行。他们发现，质子滴是任何物理上合理的状态方程的可靠预测，但它发生在有限的密度和质子比例范围。一个将能量按照质子密度而不是中子过剩展开的解析模型能够解释相图的这些特征。

（褚胤涵）

Neutron Star Matter as a Dilute Solution of Protons in Neutrons

J. Keller et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 232701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.232701

[编辑推荐]虽然双激发原子的寿命极短，但在实验中观测到了原子间库仑衰变。

原子间库仑衰变(ICD)在暴露于强辐射或高能辐射的弱束缚复合物中发挥着至关重要的作用。到目前为止，已经制备了处于单激发电子或空穴态的中性或离子态的原子或分子，这些态可以将能量转移到相邻的中心，并引起电离和辐射损伤。本文中，作者表明，尽管双激发原子的寿命极短，仍可以通过ICD衰变；这一点在被激发到2s2p⁺态的He纳米液滴的高分辨率光电子谱中得到证实。作者发现，ICD过程是通过弛豫到激发的He^*He⁺原子对态进行的，与计算结果一致。这种在远高于单电离阈值的共振激发下诱导ICD的能力，为高度控制具有元素特异性和光谱选择性的辐射损伤创造了机会。

Observation of Interatomic Coulombic Decay Induced by Double Excitation of Helium in Nanodroplets

B. Bastian, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233001

作者通过实验研究了高能光子下束缚能对原子K-壳层单光子电离中非偶极效应的影响。作者发现，对于每次电离，根据动量守恒原理，光子动量几乎完全转移到了反冲离子上。电子的动量分布沿光子传播方向发生非对称畸变，其平均值为8/(5𝑐)(𝐸_𝛾−𝐼_𝑃)，证实了Sommerfeld和Schur在几乎100年前的预测[Ann. Phys. (N.Y.) 396, 409 (1930)]。光离子发射方向取决于向前传播的光子动量和向后传播的光电子反冲之间的竞争。这两种相互抵消的效应中哪一种占优势取决于发射电子的束缚能。举例来说，作者发现在20keV的光子能量下，Ne⁺和Ar⁺光离子被向后推向辐射源，而Kr⁺光离子沿着光传播方向向前发射。

Role of the Binding Energy on Nondipole Effects in Single-Photon Ionization

M. Schmidt, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233002

作者报道了铯-133原子中6s²S_1/2→7s²S_1/2跃迁的直流斯塔克位移的新精密测量结果。作者的结果为0.72246(29)Hz(V/cm)^-2。这个结果与先前的斯塔克位移测量相差∼0.5%，或4.7σ。作者使用这个值重新计算了约化偶极矩阵元⟨7s||r||7p_j⟩的大小，以及6s→7s跃迁的矢量跃迁极化率  。这个测量有助于解决确定矢量极化率的两种技术之间的关键差异。

Measurement of the Static Stark Shift of the 7s²S_1/2 Level in Atomic Cesium

Jonah A. Quirk, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233201

在激光冷却的早期阶段，人们就一直试图在不使用蒸发冷却的情况下产生量子简并气体，普遍认为单独的偏振梯度冷却（PGC，也称为“光学蜜糖”）无法实现凝聚。本文中，作者报道了简单的PGC可以在波纹式微米级光学偶极阱中产生小的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。通过机器学习找到了能够产生BEC的实验参数，这将原子数增加了5倍，温度降低了2.5倍，相应地相空间密度几乎增加了2个数量级。当通过显微物镜轻微错位的捕获光在MOT装载后的40ms内进行PGC后，一个含有∼250个⁸⁷Rb原子的BEC在局部凹陷内形成。

Bose-Einstein Condensation by Polarization Gradient Laser Cooling

Wenchao Xu, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233401

[编辑推荐]使用蓝失谐的磁光阱可以捕获温度更低、密度更高的CaF分子云。

产生俘获分子和激光冷却分子的一种关键方法是磁光阱（MOT），该阱通常使用光学跃迁红失谐光建立。本文中，作者报道了使用蓝失谐光建立CaF分子MOT。蓝失谐MOT（BDM）实现了远低于多普勒极限的温度，并且提供了迄今为止在CaF MOTs中报道的最高密度和相空间密度。作者的结果表明，BDMs可能在许多相对轻的分子（包括多原子分子）中实现，但作者的测量结果表明，由于亚-mK阱深度，在很重的分子中实现BDMs存在挑战。除了创纪录的温度和密度外，作者发现BDM极大地简化并增强了分子加载到光镊阵列中的过程，是一个很有前途的量子模拟和量子信息处理平台。值得注意的是，与传统的红失谐MOT相比，BDM将分子数量需求降低了九倍，而无需额外的硬件。因此，作者的工作大大简化了制备大规模分子光镊阵列的过程，这是利用分子量子位模拟多体量子动力学和量子信息处理的新平台。

Blue-Detuned Magneto-optical Trap of CaF Molecules

Samuel J. Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233402

[编辑推荐]在玻色-爱因斯坦凝聚超流体的两个动量态之间观测到了Josephson效应。

动量空间Josephson效应描述了在两个离散动量态下的弱耦合玻色-爱因斯坦凝聚体（BECs）之间的超流流动。本文中，作者使用具有拉曼诱导自旋-轨道耦合的BEC，利用额外光学晶格的动量脉冲实现两个局部能带最小值之间的隧穿，通过实验观测到这种奇特现象。拉曼失谐的突然淬灭诱导了BEC的相干自旋-动量振荡，类似于交流Josephson效应。作者在不同参数范围内观测到等离子和常规Josephson振荡。实验结果与理论模型及数值模拟完全一致，展示了非线性相互作用的重要作用。作者还表明，Josephson等离子频率的测量给出了Bogoliubov零准动量间隙，决定了相应的伪Goldstone模的质量，这是粒子物理学中一直渴求的现象。动量空间Josephson物理学的观测为利用动量态作为复合自由度的量子模拟和传感提供了令人兴奋的平台。

Observation of Momentum Space Josephson Effects in Weakly Coupled Bose-Einstein Condensates

Annesh Mukhopadhyay, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233403 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233403

Chern数已广泛用于描述动量空间中周期结构的拓扑性质。本文中，作者引入了一种针对有限尺寸结构的光学近场的实空间自旋Chern数。这个新的自旋Chern数本质上是量子化的，并且等于结构的欧拉特征数。这种关系对于结构几何的连续变形具有鲁棒性，并且与特定材料成分或外部激发无关。作者的研究通过将Chern数扩展到实空间，丰富了拓扑物理学，为探索光的实空间拓扑性质带来令人兴奋的可能性。

Near-Field Spin Chern Number Quantized by Real-Space Topology of Optical Structures

Tong Fu, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233801

非视域成像（NLOS）具有重建隐藏对象的能力，可应用于广泛的领域。现有的NLOS系统依赖于脉冲激光器和时间分辨单光子探测器，以捕获散射光子的飞行时间中编码的信息。尽管取得了显著进展，但脉冲飞行时间光学雷达方法的时间分辨率有限，并且难以直接检测与频率相关的信息。本文中，作者提出并演示了一种相干方案—由光频梳校准的频率调制连续波—用于高分辨率的NLOS成像、速度测量和振动测量。作者的频梳校准相干传感器呈现出亚皮秒级别的系统时间分辨率，并且其优越的信噪比能在强环境光下对复杂场景进行NLOS成像。作者展示了亚毫米尺度下NLOS定位和3D成像的能力，并且在十几赫兹的精度下演示了NLOS振动测量传感。作者的方法为相干光学雷达技术广泛应用于成像科学和光学传感提供了可能性。

Non-Line-of-Sight Imaging and Vibrometry Using a Comb-Calibrated Coherent Sensor

Xin Huang, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 233802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.233802

对均匀各向同性湍流的直接数值模拟显示，在高雷诺数下的惯性子范围内，惯性粒子的聚集现象非常明显，此外还观察到在接近耗散范围内通常出现的聚集现象。惯性子范围内的聚集特征表现为粒子数密度谱中的峰值，并且是由于偏好集中的调制造成的。粒子数密度谱可以通过一个与尺度相关的斯托克斯数的有理函数来建模。

（邱仲普）

Heavy Particle Clustering in Inertial Subrange of High–Reynolds Number Turbulence

Keigo Matsuda, Katsunori Yoshimatsu, and Kai Schneider

Phys. Rev. Lett. 132, 234001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.234001

具有高自旋极化的相对论正电子源在核物理和粒子物理学以及许多前沿领域具有重要的应用。然而，产生稠密极化正电子具有一定挑战性。在此，Xing-Long Zhu等人提出了一种简单有效的方案，即通过相对论高密度电子束直接撞击固体靶表面来产生这种正电子。在相互作用过程中，引起超强等离子体电子回流，并随后沿靶表面产生高达兆特斯拉的非对称准静态磁场。该效应激发了强烈的辐射自旋翻转效应和多光子过程，从而有效地产生了高极化正电子。三维PIC数值模拟表明，该方案产生了稠密、高极化、数吉电子伏特的正电子束，其平均自旋极化超过40%，单发电荷量为纳库量级。此方案为研究无激光强场量子电动力学物理和发展高能极化正电子源提供了新途径。

（陈鹏）

Dense Polarized Positrons from Beam-Solid Interaction

Xing-Long Zhu et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 235001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.235001

T. Kinoshita等人在大型螺旋装置中发现了一种湍流转换。湍流水平和湍流驱动的能量输运在特定的转换密度下减少，而大于该密度时则增加。在小于和大于转换密度时的主导湍流分别为离子温度梯度（ITG）和电阻交换（RI）湍流，这与回旋动理学理论和双流体MHD模型的预测一致。氢（H）和氘（D）的同位素实验证实了转换的作用。在ITG机制下，H和D等离子体中的湍流水平和能量输运相当。相反，在RI机制下，它们在D等离子体中被明显抑制。研究结果可为理解同位素效应和未来仿星器和螺旋器装置的优化提供重要支撑。

（杨宁）

Turbulence Transition in Magnetically Confined Hydrogen and Deuterium Plasmas

T. Kinoshita et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 235101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.235101

根据多机经验定标预测，未来强磁场托卡马克中极窄的刮削层将导致偏滤器靶板的高功率密度热沉积，这需要被缓解。D. R. Ernst等人在实验研究中，通过增强等离子体边缘的湍流输运，使得耗散层的宽度增加了近一倍。相关研究在低碰撞率、高约束边缘台基中实现，其梯度受湍流输运限制，而不是大尺度的相干不稳定性。若沿电子逆磁方向传播的高频湍流扰动的振幅增加一倍，则热通量剖面宽度和偏滤器腿的扩散速率也都增加一倍。这些实验结果在电磁XGC PIC模拟中得到了定量再现，表明电子携带的热通量拓宽了热通量剖面，这直接得到了Langmuir探针测量结果的支持。

（刘泰齐）

Broadening of the Divertor Heat Flux Profile in High Confinement Tokamak Fusion Plasmas with Edge Pedestals Limited by Turbulence in DIII-D

D. R. Ernst, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 235102 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.235102

弱碰撞磁化等离子体中湍流对电子和离子的差异化加热，以及这种能量耗散最有效的尺度仍存在争议。利用磁层多尺度任务在地球磁鞘中测量的大量数据样本和从Vlasov-Maxwell系统导出的粗粒度能量方程，D. Manzini等人发现了能量级联和耗散率之间的比例超过20多年中都保持平衡的证据。通过压力应变估计，在动理学尺度下级联率的下降（与惯性范围内的常数不同），由离子和电子加热率的增加来平衡。离子尺度对离子加热的贡献最大，而电子的加热源自离子和电子两个尺度。这些结果可能会影响湍流磁化等离子体中粒子加热的现有理解及其理论和数值建模。

（王俊伟）

Cascade-Dissipation Balance in Astrophysical Plasmas: Insights from the Terrestrial Magnetosheath

D. Manzini et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 235201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.235201

最近的实验证实了过渡金属二硫化合物双分子层基态中存在层间激子。层间激子在经历玻色凝聚时有望表现出显著的输运特性。在本文中，作者证明了布洛赫波函数的量子几何特征在层间激子凝聚态的相位刚度中起着重要作用。值得注意的是，作者发现了一种几何贡献，它放大了刚度，导致形成了具有升高的Berezinskii-Kosterlitz-Thouless温度的坚固冷凝物。作者的结果直接影响了具有非平凡量子几何结构的材料中层间激子的实验工作。作者通过可控库仑相互作用的连续介质模型对过渡金属二硫化合物双分子层中的几何贡献进行了估计，并发现在适当的实验条件下，大幅增加的刚度可以实现层间激子凝聚。

（彭怡然）

Geometric Stiffness in Interlayer Exciton Condensates

Nishchhal Verma, Daniele Guerci and Raquel Queiroz

Phys. Rev. Lett. 132, 236001(2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236001

重费米子超导体CeCoIn₅的热导率伴随着在四方a-b面上旋转的磁场被测量，热流在反节点方向上，J//[100]。作者观察到从热流方向[100]测量的角度为θ≈12°的磁场下的热导率中的剧烈共振。这种共振对应于所报道的与沿节点方向施加的热流方向J//[110]成角度θ′≈33°的共振。因此，当在两个实验中以相同的晶向施加磁场时，无论热流的方向如何，都会发生两种共振，这最终证明了这些共振是由CeCoIn₅的费米面结构引起的。作者认为，与场一起出现的未凝聚的朗道准粒子是观测到的共振的原因。作者用旋转磁场中态密度的密度泛函理论模型计算来支持他们的实验结果。作者使用CeCoIn₅的模型费米面进行的计算揭示了几个作为场方向函数的尖峰。作者的研究表明，在旋转磁场中测量热导率可以探测超导态深处费米面的正常部分。

（郑鹏宇）

Normal Fermi Surface in the Nodal Superconductor CeCoIn₅ Revealed via Thermal Conductivity

Sangyun Lee et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236002

光激发的GeTe发生了从菱形晶相到岩盐结晶相的非热相变。相变的微观机制和性质尚不清楚。通过使用约束密度泛函微扰理论，并考虑在随机自洽谐振近似中的量子非谐性，作者表明这种非热相变是强烈的一级相变，不涉及声子软化，与热相变相矛盾。相变是由于光激发的菱形晶相中的单粒子能隙的闭合而驱动的。最后，作者证明了超快X射线衍射数据与两种相的共存一致，这符合一级相变的预期。这一结果对于理解相变材料中的相变和键合具有重要意义。

（杨颖）

First-Order Rhombohedral-to-Cubic Phase Transition in Photoexcited GeTe

Matteo Furci et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236101

作者考虑由手性绝缘体中的非平衡手性声子驱动的自旋注入到相邻的金属中。声子-自旋转换源于电子自旋与手性声子相关的微旋转的耦合。作者推导出了金属-绝缘体界面上的自旋注入率的微观公式。作者的结果清楚地展示了手性声子产生自旋电流的微观起源，并可能为开发不依赖于重金属元素的自旋电子器件带来突破。

（刘瑞）

Chirality-Induced Phonon-Spin Conversion at an Interface

T. Funato, M. Matsuo, and T. Kato

Phys. Rev. Lett. 132, 236201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236201

在具有非周期性有序的某些一维晶格中，已知存在着移动边缘（Mobility edges，ME），用于将安德森局域态与扩展态区分开来。广泛承认的观点是，失相和退相干效应会破坏安德森定位并增强输运，因此在存在失相的情况下，ME和定位很可能无法观测到。本文展示了与这种观点相反的结果，即纯失相效应可以在准晶体中产生ME，而这些准晶体中的所有态在相干动力学下都是非局域化的。由于失相效应诱导的局域态寿命可能非常长，退相干的效果出人意料地可以增强晶格中激发的定位。通过考虑合成网状晶格中的光子量子行走，作者对这些结果进行了验证。

（郭维安）

Dephasing-Induced Mobility Edges in Quasicrystals

Stefano Longhi

Phys. Rev. Lett. 132, 236301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236301

最近发现的范德瓦尔斯反铁磁体由于缺乏一种全面研究其磁性性质的方法而受到了限制。在这里，作者提出了一种由表面声波驱动的交流内禀磁子自旋霍尔电流，作为这类反铁磁体的新型探测手段。作者的研究结果为机械检测和操控二维反铁磁体中的磁序铺平了道路。此外，作者将克服使用反铁磁体时固有的弱磁响应问题，从而为未来的反铁磁自旋电子学提供构建模块。

（毛慧灿）

Acoustomagnonic Spin Hall Effect in Honeycomb Antiferromagnets

Ryotaro Sano, Yuya Ominato and Mamoru Matsuo

Phys. Rev. Lett. 132, 236302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236302

编织（Braiding）是一个几何概念，从生物学到物理学的各种科学背景下都有体现，并已被用于对拓扑材料中的体带拓扑进行分类。拓扑边界态也可以形成编织结构，正如最近在一种被称为Möbius绝缘体的拓扑绝缘体中所证明的那样，其拓扑边界态形成了两个呈现Möbius扭曲的编织带。虽然Möbius扭曲的形成是鼓舞人心的，但它属于简单阿贝尔编织群𝔹₂。拓扑编织最迷人的特征依赖于高阶编织群𝔹_𝑁（𝑁≥3）中的非阿贝尔性，这需要多个边界带，但到目前为止还没有被讨论过。在这里，基于规范富化对称性，作者开发了一种实现多个拓扑边界带的非阿贝尔编织的方案。作者提出了拓扑绝缘体的紧束缚模型，该模型能够生成可形成非阿贝尔编织结构的拓扑边缘态。并在两个分别带有三个和四个声学边缘带的声学晶体中进行了实验验证。所观察到的编织结构可以对应于投影平移算子的复特征值空间中的拓扑缠绕，类似于先前在Hatano Nelson模型的主体中建立的点隙缠绕拓扑。本文还在实际的晶体平台上实现了非阿贝尔编织拓扑，但不是基于“虚拟”的合成维度。

（彭怡然）

Non-Abelian Braiding of Topological Edge Bands

Yang Long, Zihao Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236401(2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236401

作者研究了电子通过空间随机相互作用耦合到动态两能级系统（TLS）的受控大-𝑁理论。当电子在金属玻璃（如电荷或条纹玻璃）中散射出低能激发时，就会出现这种物理情况。作者的理论由一个非高斯鞍点支配，该鞍点映射到著名的自旋玻色子模型。通过调整耦合强度，作者发现模型从弱耦合的费米液体过渡到强耦合的非费米液体行为的扩展区域，并在过渡处实现边缘费米液体。作者的结果适用于一般空间维度𝑑>1。

（郑鹏宇）

Tunable Non-Fermi Liquid Phase from Coupling to Two-Level Systems

Noga Bashan et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236501

整数和分数陈绝缘体在相关的平带模型中得到了广泛探索。最近，具有自发时间反演对称性破缺的分数量子反常霍尔（FQAH）态的预测和实验观测引起了人们的关注。虽然整数量子反常霍尔（IQAH）态的热力学已经得到了系统研究，但人们对FQAH态的热力学性质的理论知识非常有限。在这里，作者深入探讨了典型平带Chern模型中，包含远程带的情况下，IQAH和FQAH态的一般热力学响应和集体激发。作者的关键发现包括：（i）在ν=1的IQAH和ν=1/3的FQAH态中，即使没有自旋涨落，由于能带混合和多粒子散射，电中性的集体激发也会降低这些拓扑态的起始温度，使其远小于电荷能隙；（ii）通过在FQAH态中进行大规模的热力学模拟，考虑到C=±1带之间的强带间混合，作者发现最低的集体激发在IQAH态中呈现为零动量的激子，而在FQAH态中，它们以有限动量的磁振子的形式存在；（iii）在FQAH态中表现出独特的电荷振荡，具有明显的实验特征，作者提议在未来的实验中检测。

（杨颖）

Thermodynamic Response and Neutral Excitations in Integer and Fractional Quantum Anomalous Hall States Emerging from Correlated Flat Bands

Hongyu Lu et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236502 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236502

分数量子霍尔（FQH）态中密度模式的几何涨落可以导致向列FQH相的形成，这是一种具有旋转对称性自发破缺的拓扑态。尽管在第二朗道能级的FQH态的实验中已经报告了推测性FQH向列相在各向异性输运中的信号，但这种态的实际模型一直缺失。作者展示了在最低朗道能级中的粒子通过库仑势相互作用的标准模型实现了FQH向列相转变，这种转变是通过逐步降低最短程霍尔丹赝势的强度来实现的。通过精确对角化和变分波函数，作者证明了当系统的中性能隙在长波极限下闭合而电荷能隙保持打开时，FQH向列相转变发生。作者通过展示在大量具有旋转对称性破缺的态中存在一个“圆形护城河”势，确认了转变的对称性破缺性质，而其几何特性则通过向列易感性和霍尔粘度的强烈涨落得以揭示。

（刘瑞）

Microscopic Model for Fractional Quantum Hall Nematics

S. Pu, A. C. Balram et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236503 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236503

[编辑推荐] D-TRILEX计算揭示了在半填充的二维Hubbard模型中，从弱关联到强关联状态的Mott跃迁过程中交叉区域的细节。

阐明单轨道Hubbard模型在中等耦合区域的物理学是我们理解真实材料中金属-绝缘体相变的一个关键缺失要素。利用最近的非微扰多体技术，能够在自旋涨落主导的弱耦合Slater区域和强耦合Mott绝缘体之间进行插值，作者获得了中等耦合区域的动量分辨谱函数，并解析了反铁磁涨落和局域电子相关性在绝缘态形成中的作用。这使得作者能够在相图中确定Slater和Heisenberg区域，它们之间由竞争的空间和局域电子相关性形成的交叉区域分隔开。通过研究局域磁矩的行为，作者确定了交叉区域，进一步揭示了中等耦合下绝缘态的形成。

（郭维安）

Local and Nonlocal Electronic Correlations at the Metal-Insulator Transition in the Two-Dimensional Hubbard Model

Maria Chatzieleftheriou, Silke Biermann et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236504 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236504

关联的金属层状t_2gⁿ钙钛矿被广泛研究，然而它们的低能电子性质仍然是激烈争论的话题。除了局域库仑排斥之外，四方晶体场分裂和自旋轨道相互作用是理解这一问题的关键因素。在这里，作者展示了他们是如何主要通过自然轨道的形式和占据数来控制电子性质的。作者讨论了这些因素对费米面的形状和拓扑、有效质量和金属-绝缘体转变的影响，构建了一个晶体场效应的图谱。这个新出现的图景在单一框架内捕捉到了这个系统家族中电子结构的趋势。

（毛慧灿）

Map of Crystal-Field Effects in Correlated Layered t_2gⁿ Perovskites

Neda Samani, Guoren Zhang and Eva Pavarini

Phys. Rev. Lett. 132, 236505 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236505

[编辑推荐]具有非平凡量子几何特征的二维相互作用电子可以自发形成蜂窝晶格晶体，并表现出量子反常霍尔效应。

量子反常霍尔效应的预测和实现通常与蜂窝晶格密切相关，其中子晶格的自由度在非平凡拓扑结构中起着核心作用。二维维格纳晶体形成没有子晶格自由度的三角晶格形成拓扑平凡态。在本文中，作者讨论了自发形成的蜂窝晶格晶体表现出量子反常霍尔效应的可能性。从一个具有非平凡量子几何的单带系统出发，作者导出了这一类晶体的平均场能量泛函，并将其表示为动量空间中的子晶格赝自旋模型。作者发现，非平凡量子几何在赝自旋模型中导致了额外的项，这些项打破了有效的“时间反转对称性”，有利于拓扑上的非平凡赝自旋纹理。当这些额外项的影响超过了赝自旋之间的铁磁交换耦合时，反常霍尔晶体态在能量上变得比平凡的维格纳晶体态有利。

（彭怡然）

Sublattice Structure and Topology in Spontaneously Crystallized Electronic States

Yongxin Zeng, Daniele Guerci, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236601

[编辑推荐]一个标准反铁磁体与第二有序相共存的系统中，这自发地破坏子晶格的旋转对称性，变磁性可能会以电子不稳定性的形式出现。

变磁性已经成为共线磁性的第三种类型。与标准铁磁体和反铁磁体相比，变磁体表现出额外的偶宇称波自旋序参量，导致电子带在动量空间中的自旋分裂。在真实空间中，自旋极化相反的子晶格是各向异性的，并通过旋转对称性相关联。在迄今为止确定的变磁性候选材料中，各向异性源于局部晶体对称性。本文中，作者证明了变磁性也可以在没有晶体学子晶格各向异性的晶格中作为相互作用引起的电子不稳定性而形成。作者提供了一个双轨道模型的微观例子，表明交错的反铁磁和轨道序的共存可以实现鲁棒的变磁性。作者将自旋分离器的电导率量化为一个关键的实验可观测值，并讨论了相互作用诱导实现变磁性的候选材料。

（郑鹏宇）

Spontaneous Formation of Altermagnetism from Orbital Ordering

Valentin Leeb et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236701

最近，轨道电流已经成为在薄膜铁磁体中实现磁化的电控制的一种有前景的工具。为了扭转磁化，需要有效的轨道-自旋转换。在这里，作者展示了在亚铁磁性Gd_yCo_100−y合金中注入轨道电流可以产生强大的轨道力矩，其符号和大小可以通过改变Gd含量和温度来调节。与Co/CuO_x中的+0.03和Gd_yCo_100−y/Pt中的+0.13相比，Gd_yCo_100−y/CuO_x双层中的有效自旋轨道霍尔角度达到了-0.25。这种行为归因于在Gd位点发生的局部轨道-自旋转换，其强度约为Co的5倍，且符号相反。此外，作者观察到在低温下净轨道力矩的多倍增加，并将其归因于Gd和Co亚晶格的磁有序后转换效率的提高。

（杨颖）

Orbital Torque in Rare-Earth Transition-Metal Ferrimagnets

Hongyu Lu et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 236702 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.236702

连续状态网络传播模型为流行病学、谣言传播、知识传播和许多其他领域的传播过程提供了关键的数值和解析见解。这些模型中的大多数只反映了局部特征，如邻接性、度和传递性，因此在经验网络中典型的全局关联存在时可能会出现重大误差。在这里，作者建议通过一个非常适合获得传播的网络属性来减轻这一限制，即网络关联维度，它表征了一个源范围内的节点数量如何随距离缩放。将这一方法应用于易感-恢复过程，可以得到一种传播模型，该模型对于许多类型的网络和流行病参数，可以比复杂程度高得多的重要现有模型更准确地预测传播过程的早期阶段。此外，本文所提出的模型推出了一个基本的再现数，该数提供了关于最终状态的信息，这些信息在流行的已建立的模型中是不可得的。

（谭宇涛）

Network Spreading from Network Dimension

Jack Murdoch Moore, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 237401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.237401

短程斥力支配着从原子到动物的物质动力学。通过理论、模拟和实验，Ben Zion和Oppenheimer发现斥力粒子的集合体会以锐利的边界紧凑地扩散，这与布朗粒子的扩散形成鲜明对比。从粒子对相互作用开始，在高密度下，多体动力学遵循非线性扩散的自相似扩展，以t^1/4的速度增长；在较长的时间内，热运动占主导地位，呈典型的t^1/2扩展。由近邻相互作用控制的对数增长将这两种自相似状态连接起来。

Compact Expansion of a Repulsive Suspension

Matan Yah Ben Zion and Naomi Oppenheimer

Phys. Rev. Lett. 132, 238201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.238201

吸收相变（APT）广泛存在于非平衡系统中，涉及凝聚态物质、流行病、地震、生态学和化学反应。吸收相变的特点是系统在吸收态中被俘获，然后连续或不连续地过渡到活跃态。了解决定这些转变顺序的物理机制是非平衡统计力学中一个具有挑战性的开放问题。在本快报中，通过数值模拟和均场分析，Maire等人证明了准二维振动流化颗粒系统呈现出一种新形式的APT。在低于临界堆积分数的水平动力学中可以观察到吸收阶段，该阶段可以是连续的，也可以是不连续的，这取决于垂直运动中出现的同步程度。作者的结果直接反映了一种可行的实验情景，展示了动力学相变与同步之间令人惊讶的相互作用。

Interplay between an Absorbing Phase Transition and Synchronization in a Driven Granular System

R. Maire, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 238202 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.238202

活性粒子产生的流体动力应力会破坏系统中存在的取向序。例如，这表现在活性向列或由向列薄膜中游动的细菌组成的准二维活液晶中出现的弯曲不稳定性。通过大规模流体力学模拟，Gautam和Lintuvuori研究了一个由三维向列液晶中的球形微泳者组成的系统。作者观察到一种自发的手性对称破缺现象，即均匀的向列状态被揉成一种连续扭曲的状态，对应于一种类似于胆甾型液晶的螺旋指向构型。这种转变源于液体晶体弹性和游动流场之间的流体力学耦合，导致向列顺序的扭曲—弯曲不稳定性。推力（伸展型）和拉力（收缩型）游泳者都能观察到这一现象。此外，作者还证明了液晶导向和粒子轨迹之间的联系：在胆甾态下，粒子轨迹变成了螺旋形。

Microswimmers Knead Nematics into Cholesterics

Bhavesh Gautam and Juho S. Lintuvuori

Phys. Rev. Lett. 132, 238301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.238301

细菌在边界表面附近的滞留具有重要的生物学和实用价值，但人们对其基本物理原理还不甚了解。Leishangthem和Xu通过一个模型，用两个无量纲参数（α₁热能与自推进力之比，α₂内在形状因子）对细菌诱捕进行了分析解释，从而证明将通常被忽视的与流体动力学相互作用的空间变化有关的热力学效应包括在内至关重要。对于与室温下的大肠杆菌相匹配的α₁和α₂，作者的模型定量地再现了现有的实验观察结果，包括两个以前尚未解决的关键特征： 细菌的 “鼻子向下”构造，以及俯仰角与摆动角之间的反相关性。此外，作者的模型还分析预测了在由{α₁,α₂}定义的参数空间中存在一个禁锢区。

Thermodynamic Effects Are Essential for Surface Entrapment of Bacteria

Premkumar Leishangthem and Xinliang Xu

Phys. Rev. Lett. 132, 238302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.238302

[Featured in Physics] [编辑推荐] 理论预测移动粒子的集体态：刚性固定在一起的相互作用自推进物体的集合体显示出可预测的有组织行为的斑图。

活性固体（如细胞集体、胶体团块和活性超材料）表现出多种多样的集体现象，从刚体运动到形状变化机制，不一而足。然而，当这类活性材料承载零能变形模和存在噪声时，其非线性动力学仍然鲜为人知。在本快报中，Hernández-López等人展示了活性固体模型中的应力传播会诱发多种软弛豫模的自发驱动，即使没有激发振动模。通过引入绝热近似，作者将动力学映射到有效朗道自由能上，预测了模态选择和集体动力学的发生。这些结果为研究和设计具有多种运动和形状变化模态的生命和机器人材料开辟了新途径。

Model of Active Solids: Rigid Body Motion and Shape-Changing Mechanisms

Claudio Hernández-López, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 238303 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.238303

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