PRL导读-2018年121卷10期

序

普通物理：统计与量子物理

责编：郭文安

单向EPR steering的决定性实验证明

Conclusive Experimental Demonstration of One-Way Einstein-Podolsky-Rosen Steering

Nora Tischler, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 100401 (2018)

二维量子行走中具有消失陈数的

拓扑保护束缚态的实验观测

量子行走作为一种量子模拟器提供了一种强大的工具来研究和理解拓扑相变。使用这种量子模拟器，一些拓扑现象已经被讨论。然而，至今所有的关于量子行走的拓扑现象实验观测都被局限于一维的演化。由于缺乏对位置空间的完全控制，现有的二维实验平台无法应用于研究拓扑现象。因此，一些二维量子行走特有，而一维量子行走不具有的有趣的拓扑现象，例如边缘态增强输运现象，还没有被实验验证。Bo Wang 等人 告的实验利用空间位置和光的轨道角动量来实现二维量子行走。基于他们构架的实验平台，他们观测到具有消失的陈数的二维拓扑束缚态，并证实了这些束缚态对扰动和和无序具有鲁棒性，这超出了静态系统中已知的并且是周期性驱动所特有的。他们的研究不仅代表了拓扑相变的研究的重要进展，而且为探索多维量子行走的拓扑性质开辟了新的途径。(崔石峰)

Experimental Observation of Topologically Protected Bound States with Vanishing Chern Numbers in a Two-Dimensional Quantum Walk

Bo Wang, et al

Phys. Rev. Lett. 121, 100501 (2018)

光子二维量子行走中

拓扑保护边缘态的观测

周期性驱动的系统呈现出各种各样，与静态系统完全不同的迷人的现象，它丰富了物质的量子相分类并触发了人们广泛的研究兴趣。这里，Chao Chen 等人利用离散时间量子行走研究了二维周期性驱动的系统中独特的非平庸拓扑效应：手性边缘态可存在于陈数消失的Floquet绝缘体的界面处。得益于节能和灵活的光纤环路架构，他们在有效的局部参量可调的51×51的晶格中实现了最高可达25步的非均匀的二维量子行走。他们在两个不同的量子行走域的边界处观测到自旋极化的手性边缘态。他们的实验结果有助于建立一个可以良好控制的实验平台，用于探索非平庸的拓扑相。（刘玉海）

Observation of Topologically Protected Edge States in a Photonic Two-Dimensional Quantum Walk

Chao Chen, et al

Phys. Rev. Lett. 121, 100502 (2018)

Harris-Barghathi-Vojta判据的违背

1974年，哈里斯提出了他著名的判据：当dν>”>

Violation of the Harris-Barghathi-Vojta Criterion

M. Schrauth, J. Portela, F. Goth

引力与天体物理

导读：郭敏勇；责编：高思杰

银河核中的黑洞盘

Black Hole Disks in Galactic Nuclei

ákos Sz?lgyén and Bence Kocsis

Phys. Rev. Lett. 121, 101101 (2018)

带电黑洞的自发标量化

最近有人认为在扩展标量张量Gauss-Bonnet（ESTGB）引力中，会表现出真空黑洞(BHs）的自发标量化现象。而类似的现象应该可以在更大类的模型中找到，比如爱因斯坦-麦克斯韦标量（EMS）模型。在EMS模型中不存在更高的曲率修正，ESTGB模型上的技术简化使我们可以在两个新方向上完全非线性地研究BH标量化。首先，球对称的数值模拟显示RN BHs可以动态演变成一种微扰稳定的标量化BH。其次，他们计算了从RN黑洞分叉的静态标量化黑洞的非球形区域。标量化的BH会形成无限多（可数）的分支，并且在多重结构上具有很大的自由度。与电真空的情况不同，EMS模型允许存在静态的，渐近平坦的，在视界上内外正规的BHs，可以没有球对称，甚至空间不等距，其在热力学上优于电真空态。他们给这些非球形标量化BH推测了一种可能的动力学角色。

Spontaneous Scalarization of Charged Black Holes

Carlos A. R. Herdeiro, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 101102 (2018)

原初非高斯性和大尺度结构的零偏差跟踪

Primordial Non-Gaussianities and Zero-Bias Tracers of the Large-Scale Structure

Emanuele Castorina, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 101301 (2018)

基本粒子与场论

责编：晁伟、刘晓辉

黑格斯有效场论的两圈

解析振幅和最大超越性原则

Analytic Two-Loop Higgs Amplitudes in Effective Field Theory and the Maximal Transcendentality Principle

Qingjun Jin and Gang Yang

Phys. Rev. Lett. 121, 101603 (2018)

反德西特空间中的圈

Loops in Anti-de Sitter Space

Igor Bertan and Ivo Sachs

Phys. Rev. Lett. 121, 101601 (2018)

弦几何 络的宇宙学真空选择

Vacuum Selection from Cosmology on Networks of String Geometries

Jonathan Carifio, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 101602 (2018)

消除N=4超引力S矩阵中的U(1)反常

Canceling the U(1) Anomaly in the S Matrix of N=4 Supergravity

Z. Bern, J. Parra-Martinez, R. Roiban

Phys. Rev. Lett. 121, 101604 (2018)

通过核子散射电子

直接探测亚GeV暗物质

Directly Detecting Sub-GeV Dark Matter with Electrons from Nuclear Scattering

M. Dolan, F. Kahlhoefer, C. McCabe

Phys. Rev. Lett. 121, 101801 (2018)

原子核物理

责编：耿立升

从钙到镉：通过测量^100-130Cd的

电荷半径检验对函数

Hammen等人利用镉离子的5s²S_1/2→5p²P_3/2跃迁和镉原子的5s5p³P₂→5s6s³S₁跃迁的高分辨率共线激光光谱提取了^100-130Cd原子核电荷均方根半径的差异。它们的电荷半径（随着质量数的变化）在几乎整个sdgh壳上是奇偶交错的，但整体展现出一个平滑的上凸抛物线的形状。该结果是对最近提出的新的Fayans 函数（一种对函数）的首次检验。他们在整体趋势以及总的原子核的电荷半径上都能很好的符合。（肖杨）

From Calcium to Cadmium: Testing the Pairing Functional through Charge Radii Measurements of ^100?130Cd

M. Hammen et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 102501 (2018)

用不含π介子有效场论

解决 Λ 超核的过束缚问题

Resolving the Λ Hypernuclear Overbinding Problem in Pionless Effective Field Theory

L. Contessi et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 102502 (2018)

由超新星中微子过程合成的

短寿命放射性同位素⁹⁸Tc

Short-Lived Radioisotope ⁹⁸Tc Synthesized by the Supernova Neutrino Process

Takehito Hayakawa et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 102701 (2018)

原子、分子与光学

导读：宋新秀；责编：严运安

一维相互作用费米气体动力学

结构因子的测量

Measurement of the Dynamical Structure Factor of a 1D Interacting Fermi Gas

T. L. Yang, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 103001 (2018)

利用真空紫外自由电子激光脉冲

控制非线性区域H2的离解电离

Control of H₂Dissociative Ionization in the Nonlinear Regime Using Vacuum Ultraviolet Free-Electron Laser Pulses

F. Holzmeier, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 103002 (2018)

再俘获共振电离中的阿秒时间延迟

Attosecond Time Delay of Retrapped Resonant Ionization

Xiaohong Song，et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 103201 (2018)

对耦合到Rydberg超原子的光子

所进行的三体相关性观察

Observation of Three-Body Correlations for Photons Coupled to a Rydberg Superatom

Nina Stiesdal, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 103601 (2018)

宏观混合系统中利用相干噪声

消除无条件稳态纠缠

Unconditional Steady-State Entanglement in Macroscopic Hybrid Systems by Coherent Noise Cancellation

Xinyao Huang, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 103602 (2018)

非线性动力学和流体力学

责编：兰岳恒

角动量偏置微腔的可调谐轨道角动量辐射

激光器和光发射器通常不会辐射具有轨道角动量（OAM）的场。在这里我们表明一个合适的微环腔激光器时空调制方案可以传递一个合成的角动量，从而产生很明确的OAM光束。该现象依赖于微环折射率的行波调制，打破了反向传播的回音壁模式的简并性。同时，微环外围的静态结构光栅实现了有效的垂直辐射。所提出的结构本质上式可调谐，并且还可以发射具有零净OAM的场，同时保持类似于轴棱镜效应的环形能量分布。(王诗旖)

Tunable Orbital Angular Momentum Radiation from Angular-Momentum-Biased Microcavities

A. Mock, D. Sounas, and A. Alù

Phys. Rev. Lett. 121, 103901 (2018)

摇摆布朗马达中粒子流反转的实验观察

过阻尼摇摆布朗马达电机中的粒子流反转20多年前就被预言；然而，实验验证和对这种噪声驱动机制的深入了解仍然是难以捉摸的。在这里，我们研究了基于三维纳米流体狭缝中的静电相互作用和颗粒电渗透压驱动的60nm金球摇摆布朗马达的高频特性。我们用10 nm空间和250μs时间分辨率原位测量粒子概率密度，并将其与理论进行比较。在250Hz的驱动频率下，我们观察到电流反转，该电流反转可以追溯到高频下不对称且不断趋向静态的概率密度。(王诗旖)

Experimental Observation of Current Reversal in a Rocking Brownian Motor

Christian Schwemmer, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 104102 (2018)

水纳米薄膜的声热雾化

Acoustothermal Atomization of Water Nanofilms

R. Pillai, M. Borg, and J. Reese

Phys. Rev. Lett. 121, 104502 (2018)

水波集中器

通过将变换光学中的概念引入到水波的操纵中，Li等人设计和实验演示了两种基于Fabry-Pérot共振的梯度深度剖面的环形聚波装置。测量和数值模拟证实了环形装置的集中效应，并表明它们对水波实际上是不可见的。由此可见，变换光学是设计器件以提高波浪能收集效率的有效理论框架，可以期望其在岸线海洋工程中的潜在应用。(王诗旖)

Concentrators for Water Waves

Chunyang Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 104501 (2018)

由锥形辐射界定的空穴孤子团簇

在驱动无源圆柱微谐振器中，Milian等人引入了一类新的自持态，它可以作为单孤子存在，也可以形成多孤子簇。值得注意的是，这些状态通过它们发出的辐射来稳定，这强烈地破坏了空间对称性并导致多色锥形长尾的出现。后者引发孤子长程相互作用，使得团簇的形成成为可能。如果它们的空间排列与微腔中的孤子旋转方向不共线，则可以稳定。这些团簇本质上是二维的，也有丰富的空间结构。利用孤子团簇理论解释了团簇形成的机制。研究结果为一类新的多维腔孤子提供了基本的理解，并可能促进单片多孤子源的开发。(王诗旖)

Clusters of Cavity Solitons Bounded by Conical Radiation

Carles Milián，et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 103903 (2018)

超越三倍极限的Peregrine孤子

及其双孤子相互作用

在耦合的Fokas – Lenells方程框架内，Shihua Chen等人清楚地表明，与预期的三倍振幅放大相比，Peregrine孤子可以达到背景水平5倍的峰值振幅。此外，两个这种反常Peregrine孤子的相互作用可以产生峰值振幅极高的尖峰状流氓波，这取决于所使用的参数。Shihua Chen等人从数值上证实了超过三倍极限的Peregrine孤子可以从确定性初始轮廓或混沌背景场再现，因此预测了其实验观测的可行性。（张聪）

Peregrine Solitons Beyond the Threefold Limit and Their Two-Soliton Interactions

Shihua Chen, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 104101 (2018)

在低频极限下违反

光子晶体的能量动量正比关系

Violating the Energy-Momentum Proportionality of Photonic Crystals in the Low-Frequency Limit

Michael J. A. Smith

Phys. Rev. Lett. 121, 103902 (2018)

等离子体与束物理

责编：陈少永

在激光驱动的相对论等离子体波

之间的相互作用过程中的电子捕获

实验利用两束超强同步飞秒激光交叉入射等离子体的方法，研究了大振幅相对论等离子体波之间的相互作用。碰撞波的静电场和电磁场将通过有质动力漂移机制和尾场干涉机制对电子进行预加速和捕获。实验产生了高品质的高能电子束，并揭示了有关等离子体波动力学的有价值新信息。（杨生鹏）

Electron Trapping from Interactions between Laser-Driven Relativistic Plasma Waves

Grigory Golovin et al

Phys. Rev. Lett. 121, 104801 (2018)

凝聚态物理：结构

责编：马天星

反位配对抑制砷化硼（BAs）的热导率

Antisite Pairs Suppress the Thermal Conductivity of BAs

Qiang Zheng, etal.

Phys. Rev. Lett. 121, 105901 (2018)

凝聚态物理：电子性质

责编：袁喆，马锋杰，沈卡

揭示顺磁V₂O₃中

杂质选择性莫特相变的机制

尽管单轨道和多轨道Hubbard模型相图已经得到了充分的研究，现实中莫特绝缘体的物理通常更为丰富且与材料密切相关，但是人们对它的理解还很欠缺。在莫特绝缘体V₂O₃中，在Ti掺杂下顺磁金属到反铁磁绝缘体相变温度降低，在Cr掺杂下关联强度增加并呈现高温顺磁绝缘相，这起初被认为可以通过化学压力来解释。然而，最近的实验和理论工作表明这种解释是站不住脚的。Lechermann等人采用电荷自洽密度泛函和动力学平均场理论基于完全结构优化证明V₂O₃相图的变化是由掺杂的Cr和Ti与宿主系统明显不同的耦合所造成的缺陷诱导局域对称性破缺驱动的。这些发现强调了莫特金属-绝缘体相变对局域环境的高度敏感性以及精确计入单电子哈密量的重要性。(李松)

Uncovering the Mechanism of the Impurity-Selective Mott Transition in Paramagnetic V₂O₃

Frank Lechermann et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 106401 (2018)

拓扑媒介中Weyl点和节点线的转换规则

依据广泛适用的范例，一对具有相反手性的Weyl点聚在一起会相互湮灭。相反地，Sun等人表明这样的过程对于镜像对称的Weyl点是严格禁止的，表明存在一个由具有相反镜像特征值的轨道组成的有效双带描述。另外，这样一对Weyl点在碰撞时转换成对称平面内的节点环。对于具有多个镜面的系统存在类似的约束，促进先前未 导的节点线和节点链半金属也表现出费米弧和鼓面状表面态。他们进一步发现，系统中在由时间反转组成的π旋转下对称的Weyl点可由他们称之为螺旋性的附加整数电荷来表征。具有相反手性的一对Weyl点只有在它们的螺旋也抵消时才能被消灭。他们的预测基于相关同伦理论得到的拓扑晶体不变量，并且在简单紧束缚模型上进行了验证。这种同伦描述可以直接推广到具有多个能带和其它对称性的体系。（方子明）

Conversion Rules for Weyl Points and Nodal Lines in Topological Media

Xiao-Qi Sun, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 106402 (2018)

具有Z₂单极子电荷的节点线

半金属的能带拓扑性和连接结构

Band Topology and Linking Structure of Nodal Line Semimetals with Z₂Monopole Charges

J. Ahn et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 106403 (2018)

Dirac-Weyl半金属：极性六方ABC晶体中

Dirac和Weyl费米子的共存

Gao等提出非中心对称LiGaGe型六方ABC晶体SrHgPb作为一种动量空间中同时存在Dirac和Weyl点的新型拓扑半金属。受对称性保护的Dirac点由于能带反转而产生并且位于六重旋转z轴上，而六重对称性关联的六对Weyl点位于垂直的k_z=0平面。通过研究随HgPb层屈曲(反演对称性破缺的起源)的电子结构，他们确定Dirac和Weyl费米子的共存定义了一个相，隔离两种拓扑不同的Dirac半金属。这两种Dirac半金属的区别在于k_z=0平面的Z₂指数和侧表面上相应的2D狄拉克费米子的存在与否。他们通过推导和研究描述Dirac-Weyl半金属相的低能模型哈密顿量形式化了他们的第一性原理计算。最后，他们提出了非中心对称ABC材料类中的几种其他材料，特别是SrHgSn和CaHgSn，作为实现Dirac-Weyl半金属的候选材料。（方子明）

Dirac-Weyl Semimetal: Coexistence of Dirac and Weyl Fermions in Polar Hexagonal ABC Crystals

Heng Gao et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 106404 (2018)

量子自旋霍尔边缘的噪声引发的背散射

Noise-Induced Backscattering in a Quantum Spin Hall Edge

Jukka I. V?yrynen et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 106601 (2018)

限制可调的量子线中

锯齿形的维格纳晶体成像

Imaging the Zigzag Wigner Crystal in Confinement-Tunable Quantum Wires

S. Ho et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 106801 (2018)

质子照射BaFe_{1 ? x}Rh_xAs₂单晶中

无序驱动超导序参数从s±到s++ 转变

Disorder-Driven Transition from s± to s++ Superconducting Order Parameter in Proton Irradiated Ba(Fe1?xRhx)2As2 Single Crystals

G. Ghigo et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 107001 (2018)

多轨道莫特绝缘体的Floquet工程：

在正交钛酸盐中的应用

Floquet Engineering of Multiorbital Mott Insulators: Applications to Orthorhombic Titanates

Jianpeng Liu et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 107201 (2018)

正方格子自旋1/2J₁-J₂海森堡反铁磁体中

临界能级交叉和无能隙自旋液体

Critical Level Crossings and Gapless Spin Liquid in the Square-Lattice Spin1/2 J₁?J₂Heisenberg Antiferromagnet

Ling Wang and Anders W. Sandvik

Phys. Rev. Lett. 121, 107202 (2018)

钒钡铜矿：一种第三近邻交换作用

占主导地位的S=1/2的Kagome反铁磁体

自旋1/2 Kagome反铁磁是一种典型的阻锉体系，被预测会承载各种奇异的磁性态。Boldrin等使用中子散射测量展示了含重氢钒钡铜矿BaCu₃V₂O₈(OD)₂，一个具有<1％晶格畸变的化学计量S=1/2kagome磁体，在T_N=9K时磁序变为预测的三重k八面体结构的一种多k共面变体。他们发现这种结构由于占主导作用的反铁磁第三近邻交换J₃及较小的第一或第二近邻交换而稳定。自旋波谱可由仅包含J₃并加上微小对称的交换各向异性的模型很好地描述。（方子明）

Vesignieite: An S=1/2 Kagome Antiferromagnet with Dominant Third-Neighbor Exchange

D. Boldrin etal.

Phys. Rev. Lett. 121, 107203 (2018)

磁振子晶体中的自发严格自旋波分形

Richardson 等人第一次观察到自发地从磁介质中产生的依赖于强色散及非线性的非线性波的严格分形。该实验利用微波在准一维磁性晶体中激发自旋波。当输入微波的功率(P_in)较低时，输出信号具有由单个峰值组成的功率-频率谱。当P_in增加到一定水平时，通过调制不稳定性产生新的侧边模式，从而产生梳状频率谱。随着P_in的进一步增加，频率梳中的每个峰值可以通过调制不稳定性演变成其自身更精细的梳形。随着P_in的进一步增加，人们可以观察到另一组更精细的频率梳。这种频域分形表现为时域信号中的多层幅度调制。（方子明）

Spontaneous Exact Spin-Wave Fractals in Magnonic Crystals

Daniel Richardson et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 107204 (2018)

软物质与生物物理

责编：徐留芳

从连续到不连续剪切增厚的转变：

排除体积效应

Transition from Continuous to Discontinuous Shear Thickening: An Excluded-Volume Effect

Yasaman Madraki, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 108001 (2018)

活性向列相中的缺陷解除束缚

Shankar等人研究了活性向列相中拓扑缺陷的统计动力学，该缺陷由基质中的自驱动颗粒集群在两个维度上形成。非平衡驱动的一个重要结果是强度的自发运动发生+1/2向错。从活性向列相的流体力学方程出发，他们推导出包含主动扭矩缺陷的相互作用粒子描述。他们认为在扰动理论中，活性降低了缺陷解除束缚的转变温度，并以此确定了温度-活性相图中的临界曲线，该临界线分离了准长程有序（向列）相和无序（各向同性）相。在达到临界现象之前，缺陷仍然受到约束，因为旋转噪声会使+1/2缺陷的定向动力学去相关，从而稳定准长程有序向列状态。此活性阈值在低温下消失，导致可重入式相变。活性足够大时活性力总是超过热力而扰动结果不明显，这表明在这种机制中，活性总会使系统失调。至关重要的是，旋转扩散是二维现象，缺陷解除绑定不能用简化的一维模型来描述。（何寒梅）

Defect Unbinding in Active Nematics

Suraj Shankar, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 108002 (2018)

不连续剪切增稠悬浮液的动态涡度带

最近有人认为，在剪切增稠悬浮液中不会出现稳态涡旋带，因为在带之间的界面上的正常应力的不平衡将引起颗粒迁移。Chacko等人开发了一个简单的连续模型，它将剪切增厚与粒子迁移耦合在一起。他们通过线性稳定性分析表明，如预期的那样，在负构造斜率体系中，均匀流动对于涡度带是不稳定的。然而，在完全非线性计算中，时空模式受应力-浓度耦合控制，由此产生的涡度带是不稳定的。他们进一步研究表明，半径动力带也出现在直接粒子模拟中，与连续模型吻合得很好。（何寒梅）

Dynamic Vorticity Banding in Discontinuously Shear Thickening Suspensions

R. N. Chacko, et al.

Phys. Rev. Lett. 121,108003 (2018)

图灵斑图的信息热力学

Falasco等人建立了一种严格的热力学描述来研究，在依赖时间的空间分布式恒化器的驱动下，远离平衡的反应-扩散系统。在假设局部平衡的基础上，利用化学 络拓扑的对称性构建非平衡热力学势。结果表明，正则系统的（半正则）非平衡自由能在闭合（开放）系统的平衡弛豫中起Lyapunov函数的作用，其变化提供了维持反应物浓度所需的最小功。该理论用于分析研究一种典型的反应-扩散系统-一维Brusselator模型-中图灵斑图的形成，并将其归类为真正的非平衡热力学相变。(王赫)

Information Thermodynamics of Turing Patterns

G. Falasco, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 108301 (2018)

有内在粉红噪声的

多年代全球气候动力学模式

Intrinsic Pink-Noise Multidecadal Global Climate Dynamics Mode

Woosok Moon, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 108701 (2018)