Nature Physics導讀-2018年2月
展望 （Perspective）
對稱性和演生
在粒子物理的現代解釋中，全局對稱是近似的，並且規範對稱可能是演生的。這種觀點在凝聚態物理學中獲得了響應，得到了實驗和理論的各種論證的支持。
Symmetry and emergence
Edward Witten
Nature Physics 14, 116 (2018)
https://www.nature.com/articles/nphys4348
快報（Letters）
電子在真空中高強度光行波中的
非彈性有質運動散射
在量子力學的早期，Kapitza和Dirac預言物質波將散射出由兩個反向傳播光波形成的光強光柵。這是一種由光學駐波的有質動力勢所驅動的相互作用，科學家們不管是理論上還是實驗上都對原子和電子在這方面進行了很多研究。在最初版本的實驗中，只有粒子的橫向動量是變化的，但是它們的能量和縱向動量在相互作用之後都保持不變。在本文中，作者對Kapitza-Dirac效應進行了泛化處理；並證明了亞相對論電子的能量，可通過與在不同頻率下的兩個碰撞激光脈衝在真空中產生的行波的相互作用，在幾個飛秒時間尺度上被強調製。這一效應擴展了對自由傳播粒子與相干光進行時間控制的可能性，並且可以用於阿秒電子彈道聚束，或者用於加速中性原子或分子。
Inelastic ponderomotive scattering of electrons at a high-intensity optical travelling wave in vacuum
M. Kozák, et al.
Nature Physics 14, 121 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys4282
利用自由電子激光的非相干散射
進行量子成像
基於加速器的自由電子激光（FEL）的出現為通過衍射方法測定高解析度結構開闢了新途徑，這遠遠超出了傳統的X射線晶體學方法。傳統技術依賴於需要在整個成像過程中保持輻射場的一階相干性的相干散射過程。在這裡，本文作者展示了高階相干度可被用於對二維物體成像，且其空間解析度接近或甚至低於Abbe極限，而這個高階相干度可用來自FEL的非相干散射X射線的強度相關來表達。這構成了一種基於包括熒光發射或波前畸變等的非相干過程的結構確定的新方法，而這些非相干過程通常都被認為對成像應用是不利的。本文的方法是將Hanbury和Twiss的里程碑式的強度相關性測量擴展到高於二階，從而在相干成像方法具有內在局限性的體系中，為確定物質的結構和動力學鋪平了道路。
Quantum imaging with incoherently scattered light from a free-electron laser
Raimund Schneider, et al.
Nature Physics 14, 126 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys4301
微腔三極子極化激元的異常色散
激子與光學腔的強耦合不僅為研究腔量子電動力學提供了新的視角，也為設計納米級光-物質相互作用提供了機會。在這裡，本文通過將基於分布布拉格反射鏡的光學微腔中嵌入單原子層厚度二硒化鉬半導體薄膜，來研究非平衡微腔光子與中性和負電荷激子之間的相互作用。這些相互作用導致多腔極化激元共振以及較低的三極子極化激元分支的異常帶內反轉，這就是該工作的核心結果。本文的理論分析還表明，在非平衡狀態下的多體效應會導致激子-極化激元和三元-極化激元之間的有效水平吸引，這與實驗觀察到的倒三極-極化激元色散有關。最後，作者的研究結果為研究量子多體物理中的有趣體系提供了一條途徑，從而可能會產生新奇的量子物質，同時也為極化設備體系結構的設計提供了新的可能性。
Anomalous dispersion of microcavity trion-polaritons
S. Dhara, et al.
Nature Physics 14, 130 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys4303
(Li1?xFex)OHFe1?yZnySe中
序參量的符號反轉
除了銅氧化物外，鐵基超導體是唯一已知的非常規高溫超導體。直到最近，人們都還普遍認為，超導電性是由自旋波動驅動的，並與費米面學有密切關係，確切地說，空穴口袋和電子口袋是由表徵主導自旋波動的相同波矢分離，這都支持了具有相反符號的序參量（OP）。然而，這一物理圖像在發現插層或單層形式的不存在空穴型費米面的基於FeSe的體系之後受到質疑，這似乎破壞了自旋漲落理論和符號改變OP的想法的基礎。利用最近提出的相敏准粒子干涉技術，作者顯示了在LiOH插層的FeSe化合物中，OP確實改變了符號，儘管只是在電子口袋內。該工作統一了有和沒有空穴費米面的鐵基超導體的機理問題，支持自旋漲落是導致電子配對和超導的關鍵因素。
Sign reversal of the order parameter in(Li1?xFex)OHFe1?yZnySe
Zengyi Du, et al.
Nature Physics 14, 134 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys4299
能谷光子晶體中
魯棒扭結態的拓撲保護折射
最近發現的谷光子晶體（VPC）具有許多類似二維（2D）帶隙谷電子材料的獨特性質。對光通信最令人感興趣的是它支持具有相反的谷-Chern指數的兩個VPC之間的內疇壁處的拓撲保護手性邊緣（扭結）狀態的能力。在這裡，作者通過實驗證明了VPC中偏振復用的谷極化扭結態，它是從自旋兼容的四波段模型設計而來的。另外，作者還發現，當谷贗自旋守恆時，扭結態通過內部疇壁和將VPC與環境空間分開的外部邊緣相交，表現出了近乎完美的向外耦合效率。即使當通過在其中一個VPC域中引入有效的自旋軌道耦合來打破類自旋極化自由度（DOF）時，外耦合仍然保持拓撲保護特徵。這是在拓撲谷運輸首次實現自旋谷鎖定。
Topologically protected refraction of robust kink states in valley photonic crystals
Fei Gao, et al.
Nature Physics 14, 140 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys4304
彈道通道的熱庫侖阻塞
量子力學和庫侖相互作用決定了小電路的行為。熱影響涵蓋了從熱量子控制到量子熱力學等基本問題，以及新型熱機的前景和對納米電路工程的不可避免地日益增長的影響。實驗上，迄今為止只罕見地觀測到了普遍的熱傳導量子和熱干涉測量。多體熱效應為量子電路中熱量和電子行為的顯著不同鋪平了道路，然而，這一說法的證據仍然不足。在此，作者觀察到了來自小金屬電路節點的電子熱流的庫侖阻塞現象，這超出了廣泛應用的Wiedemann-Franz定理範圍。作者還演示了這種熱多體現象，用於到節點的完美的（彈道）傳導通道，這裡它等於普遍抑制了傳導熱量的一個精確量子傳導，但不能用於電量傳遞。在整個熱頻率範圍內（?溫度×kB / h）浮動節點中引起這種選擇性熱電流減小的通道間相關性是來自局部電荷守恆。這一觀察建立了納米電路中熱傳輸量子定律的不同性質。
Heat Coulomb blockade of one ballistic channel
E. Sivre, et al.
Nature Physics 14, 145 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys4280
文章(Articles)
單電子附著的量子相干對稱破缺
雙原子分子的共振電子附著和隨後的解離表現出空間不對稱性，這是由於相干激發和隨後的反應途徑之間的干擾而產生的。該發現可以為研究電子相關性作為控制化學過程的手段提供新的工具。
Symmetry breaking by quantum coherence in single electron attachment
E. Krishnakumar, et al.
Nature Physics 14, 149 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys4289
通過激子中紅外吸收
在鹼金屬摻雜的富勒烯中冷卻准粒子
本文提出並發展了解釋鹼金屬摻雜富勒烯中光誘導超導現象的理論框架。該理論認為紅外誘導的激子充當了一種冷卻機制，允許更高的溫度下的瞬態超導。
Cooling quasiparticles in A3C60fullerides by excitonic mid-infrared absorption
Andrea Nava, et al.
Nature Physics 14, 154 (2018)
www.nature.com/articles/nphys4288
拓撲序的實驗探測
及其通過模塊矩陣的分解
拓撲序的基本指紋可以通過實驗手段來唯一地和純粹地表徵。在本文中，作者在二維網格系統中使用干涉測量方法提供了演示性的證明。該工作的潛在應用包括探索和實際利用一些新奇的物相。
Experimentally probing topological order and its breakdown through modular matrices
Zhihuang Luo, et al.
Nature Physics 14, 160 (2018)
http://www.nature.com/articles/nphys42481
Kondo絕緣體SmB6中不存在
費米液體情況下的費米面
Kondo絕緣體SmB6的實驗研究提供了一種替代途徑在沒有常規費米液體的情況下來測量費米面。
Fermi surface in the absence of a Fermi liquid in the Kondo insulator SmB6
M. Hartstein, et al.
Nature Physics 14, 166 (2018)
www.nature.com/articles/nphys4295
吸引的Fermi-Hubbard系統中
量子氣體顯微鏡
使用超冷量子氣體可以實現允許用吸引相互作用研究超導性的最簡單的晶格模型。實驗觀察提供了s波配對相關強度的下限。在接下來的實驗中，尋求優化冷卻方案以達到超流態相的精確溫度測量將是必要的。
Quantumgas microscopy of an attractive Fermi–Hubbard system
Debayan Mitra, et al.
Nature Physics 14, 173 (2018)
www.nature.com/articles/nphys4297
ZrSiS中狄拉克節點環
周圍的非常規質量增強
電子能帶結構中靠近節點環的狄拉克類准粒子的有效質量的顯著增強為拓撲半金屬中的強相關效應提供了證據。
Unconventional mass enhancement around the Dirac nodal loop in ZrSiS
S. Pezzini, et al.
Nature Physics 14, 178 (2018)
www.nature.com/articles/nphys4306
利用超快低能電子衍射跟蹤
電荷密度波的相序
本文利用超快低能電子衍射跟蹤了電荷密度波系統的相序動力學，該研究表明超快低能電子衍射可以用於研究表面和低維繫統中的相變和序現象。
Phase ordering of charge density waves traced by ultrafast low-energy electron diffraction
S. Vogelgesang, et al.
Nature Physics 14, 184 (2018)
www.nature.com/articles/nphys4309
液滴如何開始滑過固體表面
本文發現液滴在摩擦力的作用下在固體表面上滑動，該摩擦力和兩種固體之間的摩擦力非常類似。作者認為這種類比是一種普遍現象，適用於光滑、粗糙和結構化表面上不同極性和表面張力的液體。該研究完善了人們對液固摩擦的認識。
How drops start sliding over solid surfaces
Nan Gao, et al.
Nature Physics 14, 191 (2018)
www.nature.com/articles/nphys4305
————
往期導讀
TAG:京師物理 |