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普通物理：统计与量子物理
量子非马尔可夫过程打破有条件的过去—未来无关性。
在经典马可夫随机系统中，过去和未来的事件对当前给定的状态来说是统计上独立无关的。记忆非马尔科夫效应打破了这个条件，诱导出一种有条件的非零的过去—未来关联。在本文中，Budini将这一经典记忆指标被拓展到量子域，提供了一种量子非马尔可夫性的可操作的定义。这个定义是基于包括三个在时间上编序的量子测量和后选择的最小集合。
这对记忆效应的探测，在经典环境下与对白噪声近似的偏离相关；而在量子环境中，与对波恩—马尔可夫近似的偏离相关。
二体和三体纠缠态的实验上鲁棒的自测试。自测试是经典用户以与设备无关的方式验证量子系统的状态和测量的一种方法。特别是在量子信息处理中，纠缠态的自测试非常重要。一个可以理解的例子是，Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式的最大违反意味着二体系统必然共享一个自旋单态。
自测试中的一个基本问题是，当一个人观察到非最大违规时，测试状态与目标状态（最大程度上违反了某个贝尔不等式）的距离是多少？这个问题的答案描述了所使用的自检测标准的鲁棒性，这一点在实际意义上是非常重要的。最近，Kaniewski得出了二体和三体系统的自测试的两个解析的边界。在本文中，Zhang等人用高质量的双量子比特和三量子比特纠缠源对这两个界限进行了实验研究。
他们的结果表明，这两个界限对于他们准备的各种纠缠态都是有效的。因此，他们实现了鲁棒的自测试的概念验证演示，并显著的改善了先前的结果。
长程相互作用量子磁体的动力学临界标度。通过自旋系统的顺磁-铁磁相变点的磁场的缓慢淬火会产生热量。在短程相互作用系统中，热量表现出普适性的幂律标度，这个标度是作为淬火率的函数，即Kibble-Zurek标度。
在本文中，作者分析了Lipkin-Meshkov-Glick (LMG)模型中磁场的慢淬火，这个模型描述了完全联接的量子自旋系统。Defenu等人通过用关于平均场值的Holstein-Primakoff展开，解析地确定了对余热的量子贡献，它是淬火率δ的函数。不像短程相互作用的情况，在LMG模型中标度定律只是被发现作为一个以临界点为起始或终结的斜坡。
如果这个斜坡反而为对称的，正如典型的Kibble-Zurek方案，那么激发数就表现了一种作为δ的函数过渡行为，并且在热力学极限下趋向于一个常数。之前看似矛盾的理论研究是被认定为此动力学的特定极限，而Defenu等人的这个结果可以被若干实验平台，包括量子气体和囚禁离子来检验。
二维魔幻光强偶极阱阵列中的中性原子高保真单量子比特门。
作为传统方法，具有线性极化的光偶极阱（ODT）阵列已经被广泛地用来安装中性原子量子比特以构造量子计算机。但是因为由势阱场引发的量子比特态的固有的标量微分光频移，微波驱动门作用于单量子比特会出现10^-3量级的误差。在篇文章里，Sheng等人基于近来发展的魔幻光强技术来构建了一个DLS补偿ODT阵列。
在这种魔幻光强偶极阱阵列中，DLS的有害效应会被有效地减轻，使得全局微波驱动Clifford门被显著地提升。实验上，他们实现了每一全局门的平均误差(4.7±1.1)×10^-5，是由在4×4 MI-ODT阵列中随机标杆所刻画的。而且，他们从实验上研究了在相干时间和门误差在带有最优误差(3.0±0.7)×10^-5每门单MI-ODT中的关联。
他们的演示表明了MI-ODT阵列是构建可扩展的中性原子量子计算机的通用平台。
自由能具有多个奇点的一维软棒系统。物理学家普遍存在一种误解，即具有严格有限范围相互作用的一维经典模型，在非零温度下，其依赖于相互作用耦合强度的平衡自由能不会出现任何奇点。在本文中，Saryal等人讨论了一个有启发性的反例。他们考虑了一些由中心位于格间距为a的一维格点上，长为2l的等长的刚性细棒组成的系统。
这些棒之间的相互作用是软核相互作用，棒间的重叠具有有限的能量U。作者们证明了，在逆温度为β时，每根棒的平衡自由能为F[(l/a),β]，且具有无穷多依赖于l/a的奇点。
在电磁场中定义做功。通过移动电荷定义电磁场(EMF)的做功问题还没有完善的解决方案。因为标准的电磁场哈密顿量根据（热力学）第一定律其时间导数应用于定义功不是规范不变量。这限制了将统计力学应用于电磁场中。
在这项工作中，Allahverdyan和Karakhanyan得到了一个新的、显式的、只依赖于物理观测量，且是规范不变的哈密顿量。这个哈密顿量允许我们定义功，并给出适用于电磁场的（热力学）第二定律。这也直接将该定律与时间的电动力学之矢联系起来，即，选择推迟的，而不是超前的波动方程的解。测量热力学功可以决定光子质量是否是小而非零的。
引力与天体物理
通过角功率谱对尚未解决的伽马射线图的研究。
在过去的十年中，费米—大面积望远镜（LAT）已经以前所未有的精确度观测到伽马射线图，让我们有机会解决和理解高能宇宙。在LAT资源的观测门槛下，剩下未被解决的任务本质未解决的伽马射线背景问题（UGRB）可以通过表征UGRB涨落场的幅度和角度尺度来揭示。本文介绍了基于八年的Fermi-LAT的数据对UGRB自相关角功率谱的测量。这种分析可以稳健地防止已知源和噪音系统的污染。
相对于之前的测量，对亚阈值源的灵敏度大大增强。他们发现证据（具有约3.7σ的显著性）表明两类源对UGRB信号有贡献的情况优于单个类。具有指数截止的双幂定律可以很好地解释各向异性能谱，两类的光子指数分别为2.55±0.23和1.86±0.15。
中子星磁层中轴子暗物质转换的无线电信号。作者发现，通过中子星发射的窄无线电线信号可以探测到轴子暗物质。
中子星磁层拥有朝着中子星表面增加的强磁场和等离子体频率。当轴子穿过磁层时，在等离子体频率与轴子质量匹配的条件下，它们可以共振转变成无线电光子。他们求解了轴子-光子混合方程，包括了对磁化等离子体的完全处理，以求得转换概率。他们讨论了一些可能的中子星目标以及它们如何在~0.2-40μeV的质量范围内探测QCD轴子参数空间。
Kruskal黑洞的量子转变。
文章中作者提出了宏观Kruskal黑洞新的有效描述，其结合了圈量子引力中量子几何效应引起的修正。该时空由包含奇点的“内部”区域和“外部”渐近区域组成。奇异性可以自然地由圈量子引力的量子几何效应解决，由此，对完整Kruskal时空的量子扩展，就不存在以往对Schwarzschild内部研究时所发现的所有限制。他们将这些研究结论与基于AdS / CFT对偶的预期进行了比较和对比。
壳体交叉处的拉格朗日宇宙学扰动理论。文章中，作者考察了由三个不同振幅的交叉初始正弦波生成的原初暗物质晕的增长。使用宇宙引力动力学的拉格朗日处理方式，通过将分析结果与最先进的高分辨率Vlasov-Poisson模拟作比较，他们研究了壳体交叉处附近的高阶微扰膨胀的收敛性质。
基于对参数空间的定量研究，他们首次明确地研究了微扰系列的收敛速度，并发现与直觉一致，即当从准一维初始条件（由一个正弦波支配）向准三轴对称（三个具有相同幅度的正弦波）转变时，它会减慢下来。在大多数情况下，正如预期的那样，坍缩时的系统结构与简单的一维动力学非常相似，除了在准三轴情况时，相空间片表现出速度尖峰。
在所有情况下，微扰序列表现出一般的收敛行为，其速度与扩展阶数幂律的指数一样快，允许人们将其再树枝上推断到无限多的阶数。这种推断的结果与模拟结果非常吻合，即使在壳体交叉处也是如此。
基本粒子与场论
MiniBooNE超出的暗中微子门户解释。本文提出了一个新的框架以解释费米实验室的MiniBooNE实验中长期存在的类似电子事件。作者建议一个包含一个暗中微子和一个暗规范玻色子的新暗区，两者的质量都在几十到几百MeV之间。暗中微子是通过中微子-核子散射产生的，随后它们衰变到暗规玻色子，这反过来又引起类似电子事件。该机制能够完美匹配MiniBooNE能谱和角分布。
在13TeV的质子-质子对撞机中探测耦合到第三代夸克的轻子夸克。与标准模型预测有关的三个最显著的测量偏差：B→D(*)τν衰变率的增强，B→K(*)ℓℓ衰变中轻子普适性的破坏，以及μ子的反常磁矩，都可以在Leptoquarks(LQs)模型中做出解释，其质量在TeV能标且与第三代夸克有较大耦合。我们可以在LHC中探测探测这些LQ态。
利用CMS实验记录的质心能为13 TeV且对应于35.9 fb^-1的积分亮度的数据，CMS合作组搜索了耦合到顶夸克和μ子的LQ的对产生。没有观察到相对于标准模型预测的偏差，并且遍举衰变为tμ的标量LQ的质量被排除到1420 GeV之外。该结果与先前搜索LQ衰变为tτ和bν的结果相结合，其排除了质量低于900 GeV和1080 GeV的标量LQ。
对于分支比为tμ、tτ和bν的任意组合的向量LQ，其质量被排除到1190 GeV之外。通过这种分析，我们首次探测了所有与第三代夸克耦合的具有-1/3电荷的LQ。
机器学习对共振态新物理的反常探测。尽管超出标准模型（BSM）物理的理论动机很多，但大型强子对撞机的搜索没有发现BSM物理学的重要证据。因此必须扩大搜索程序的敏感度，以包括意外情况。
本文提出了一种新的模型无关的反常检测技术，它自然受益于现代机器学习算法。该新程序对于信号的唯一要求是它位于相空间中的至少一个已知方向上。可以使用与已知方向不相关的任何其他相空间方向来搜索意外的特征。将这种新方法应用于dijet共振态的搜索，它可以将具有中间BSM粒子的模型的2σ超出转换为7σ超出，该中间BSM粒子不是当前专用搜索的目标。
利用大亚湾1958天运行数据对反电子中微子振荡的测量。
本文报告了来自大亚湾反应堆中微子实验的反电子中微子振荡的测量，在1958天的数据收集中观察到了近400万个反应堆反β衰变候选者。闪存模数转换器读出系统的安装和使用不同源附件的特殊校准将可见能量大于2 MeV的绝对能量校准的不确定性降低至小于0.5％。在近点探测器中，宇生9Li和8He背景的不确定性从45％降低到30％。对废核燃料历史的详细调查将其不确定性从100％提高到30％。
对探测器之间的相对反电子中微子率和能谱的分析得出sin^2(2θ13)=0.0856±0.0029和Δm^2_32=(2.471 + 0.068 -0.070)×10^-3 eV^2（假设正的中微子质量等级），Δm^2_32= - (2.575 + 0.068 -0.070)×10^-3 eV^2（假设反的中微子质量等级）。
在氢俘获极化中子中首次观察奇宇称不对称性。
在质子俘获极化的中子过程放射的光子中测量宇称不对称性提供了核子-核子势中弱相互作用项的首次测量。本文报告了在橡树岭国家实验室的散裂中子源上使用极化的冷中子入射到液体仲氢靶上的中子-质子俘获中的宇称破坏的伽马射线不对称Aγ_np的第一次观察结果。
Aγ_np分离弱核子-核子相互作用的ΔI= 1，3S1→3P1分量，其主要来自于π交换，并且可以与DDH介子交换模型或无π介子有效场理论中的单个耦合常数直接相关。
测量结果为Aγ_np=[-3.0±1.4(stat)±0.2(syst)]×10^-8，这意味着DDH介子交换模型中弱πNN耦合hπ1=[2.6±1.2(stat)±0.2(syst)]×10^-7和无π介子有效场理论中C3S1→3P1/C0=[-7.4±3.5(stat)±0.5(syst)]×10^-11 MeV^-1。本文描述了实验、数据分析、系统不确定性以及结果的含义。
减少V_ud中的强子不确定性。我们对中子贝塔衰变和核子超允许贝塔衰变中普适存在的辐射修正项ΔR_V进行了研究：将γ-W的贡献用色散关系表达出来，并将之与γ-W干涉中的结构函数F3(0)的第一Nachtmann moment进行联系。运用现有的中微子/反中微子散射数据，我们得到以下的最新数值：ΔR_V=0.02467(22)，减少了最终结果的强子不确定度。
若假设标准模型的其他理论及实验结果保持不变，我们会得到|V_ud|=0.97370(14)，这将导致CKM矩阵（第一排）幺正性出现危机。我们对现有及未来有助于改进此色散关系分析的实验给出了建议。
基于格点QCD的胶子准部分子分布函数。我们基于使用大动量有效理论的格点模拟，展示了获取胶子部分子分布函数的x依赖的首次尝试。
该格点计算在格距为a=0.111fm的2+1味类磁畴费米子组态上，使用对应于340 MeV和678 MeV π介子质量的夸克质量，计算了核子动量最高为0.93 GeV的胶子准部分子分布函数矩阵元。
使用核子和π介子在静止系下的类似矩阵元作为归一化，如果来自核子动量的多项式修正、单圈水平的匹配和与夸克部分子分布函数的混合等效应的系统误差相对目前的统计误差可以忽略，我们对胶子准部分子分布函数矩阵元的结果与对胶子分布函数的全局拟合(CT14和PDF4LHC15NNLO)的傅立叶变换符合。
物理π介子质量的格点上的质子同位旋矢量极化分布。
基于使用真实夸克质量的格点QCD组态，我们展示了先进水平的质子同位旋矢量极化的borken-x分布计算。我们计算了核子动量为2.2、2.6和3.0GeV的准分布函数，并使用大动量有效理论将结果系统地匹配到对应于实验的光锥分布函数。基于高统计量模拟并减除核子激发态的效应，我们对大动量下的质子矩阵元的计算达到了前所未有的准确度。
考虑到统计误差和系统误差，我们得到的分布和对最新的自旋依赖的实验数据的唯象分析符合，并认为在反夸克区域上夸克比下夸克贡献更大。
原子核物理
利用孤立光子示踪喷注观测√sNN=5.02 TeV处Pb-Pb碰撞中喷注碎片的介质诱导修正。Sirunyan等人首次测量了pp和Pb-Pb碰撞中与孤立光子有关的喷注碎裂函数。
数据来自欧洲核子中心大型强子对撞机LHC上的CMS探测器，核子-核子的质心能量为5.02 TeV。利用喷注轴周围的圆锥中横向动量ptrk>1GeV/c的带电轨迹，在包含一个pTγ>60 GeV/c孤立光子的事件中，发现了pTjet>30 GeV/c喷注的碎裂函数。与孤立光子的联系可以约束部分子（部分子的簇射产生的喷注）的初始横向动量pT以及方位角。
与pp碰撞中测量到的喷注碎裂函数进行比较，可以观测到Pb-Pb碰撞中的喷注碎裂函数的修正，但是在50%最边缘碰撞中并没有发现显著的差异。中心Pb-Pb碰撞事件中的喷注显示出低（高）pT粒子过剩（不足），在3GeV/c附近有一个过渡。这次测量首次给出了有着明确定义的初始运动学部分子（夸克主导）的介质内簇射修正。它为检验穿过夸克胶子等离子体的部分子通道理论模型提供了一个新的可控参考。
通过（p,pd）反应研究高动量核子对中强的张量关联。在16O基态中，Terashima等人首次观测到了大的相对动量处p-n核子对的同位旋特征。他们在能量392 MeV的中子拾取反应16O(p,pd)中观测到了强的J=1,T=0态的布居和很弱的J=0,T=1态的布居。大动量转移处的这个强的同位旋依赖不能被扭曲波脉冲近似（光谱振幅已知）计算再现。
结果表明了16O基态中由张量相互作用引发的高动量的质子和中子的存在。
原子、分子与光学
玻色烟花中的密度波和射流发射不对称性。通过上下切换磁场的方向，研究人员干扰物质波从而产生密度涟波，这就导致了类似烟花的射流出现。最近科学家观测到受两体相互作用周期性调制的Bose凝聚体可发射类似于烟花的物质波射流。本文结合实验和数值模拟，证明了这些“玻色烟花”代表驱动凝聚态的复杂时间演化的一个后期阶段。
作者还识别出一个“密度波”阶段，它在射流发射之前，由物质波干涉引起。密度波呈现自组织、自放大行为而不破坏长程平移对称性。该密度波结构确定地为所发射射流的后续模式建立模板。此外，作者的模拟与实验非常吻合，解决了射流模式中明显的不对称性，并且与动量守恒完全一致。
旁观概念在低电子能量共振衰减过程中失效。作者认为，共振衰变过程所释放的低能电子同激发电子的电子密度发生显著的散射，这些激发电子在衰变过程中充当旁观者。结果，角发射分布会发生显著的改变。这种效应预计是低能二次电子发射的共同特征。在本文中，作者通过检查看Ne二聚体的旁观共振原子间库仑衰变来举例说明了其想法。作者的理论预测与相应的实验符合，由此得到证实。
玻色气体中杂质诱导的多体共振。
本文研究了与质量无穷大的杂质粒子耦合的N个全同玻色子问题。对于非相互作用的玻色子，作者表明由闭合通道二聚体介导的动态杂质-玻色子相互作用可以诱导有效的玻色子-玻色子排斥，由此可强烈地改变由杂质和N个玻色子组成的束缚态。特别地，作者证明了存在两种普适的“多体”共振，其中包含任意N的所有多体束缚态的出现和消失。
第一多体共振对应于无限杂质-玻色子散射长度，a→+∞，而第二多体共振对应于临界散射长度a*> 0，超过该临界散射长度a*的三聚物（N = 2束缚态）将不再存在。至关重要的是，作者证明了a*的存在确保了多体束缚态区域中的基态能量，∞> a> a*，有与N无关的下界。因此，即使杂质可以支持多体束缚态，它们在二聚体状态之外变得越来越脆弱。这些结果可以在研究冷原子实验里波色激化子的本质中得到应用。
分子超转子的旋转校准衰减和退相干。作者提出了一个量子主方程，可用来描述热背景气体存在下快速旋转分子的相干和非相干动力学。该主方程将旋转校准衰减和退相干的速率与微观散射振幅相关联，作者用其计算了各向异性范德华散射。对于大的旋转能量，作者发现最终的校准衰减率与最近的超级转子实验在定量上一致。
揭示机电测量中的隐藏量子相关性。在强量子测量中，振荡器的运动受到海森堡不确定原理所要求的测量反作用力的干扰。
当通过电磁腔连续监测机械振荡器时，就如在腔体光力测量中一样，反向作用是由输入光子的脉冲噪声表现出来的，这些噪声被压印到振荡器的运动上。在光子离开腔之后，相关性表现为在发射场中压缩量子噪声。在这里，作者使用由超导谐振器和鼓头机械振荡器制成的机电装置，在微波域中观察到这种“有质动力”压缩。在强测量下，发射场产生复值的量子相关性，这通常无法由标准零差测量方法完全获得。
作者采用两个局部振荡器的相敏测量方案来重现这些隐藏的相关性。这种隐藏相关性允许在强力敏感条件下充分利用量子降噪，它的利用使弱力检测又一进步。
非线性动力学和流体力学
单个贴片纳米天线的近场和远场热发射。本文介绍了单个金属-绝缘体-金属纳米天线的远场光谱和近场空间响应，该天线使用了热波动作为电磁场的内部源。结合傅里叶变换红外光谱与基于共焦几何中轻微衰减效应的空间调制，可获得远场光谱。
该光谱揭示，在两个不同的波长处纳米天线的基模可激发两个不同的发射峰。通过热辐射扫描隧道显微镜可获得热激发模式的超分辨近场图像。数值模拟得到实验结果的支持，表明在形成天线的绝缘介电材料谐振附近不同波长处，可激发相同的模式。
湍流中弹性链的优先取样。与非相互作用的情况相比，在湍流中弹性相互作用的一串示踪剂具有显著不同的行为。特别是，与通常示踪剂极限行为不同，这种弹性链显示出对湍流的强烈优先取样，即弹性链被捕获在涡旋区域中。通过Okubo-Weiss参数可量化优先取样的程度及其对链的弹性依赖性。此外，本文还研究了通过形成链的链接数目修改链可变形性的效果。
C点分裂对椭圆偶极矩的弱测量。
本文研究了椭圆极化偶极子远场中的圆极化点，并建立了这些C点的角位置和螺旋度与偶极矩之间的关系。在高偏心偶极子的情况下，相反旋向的C点仅表现出小的角分离，且出现在发射斑图的低强度区域中。对此，Nechayev等人引入了一种利用横向电（方位角）和横向磁（径向）远场极化基的光学弱测量方法。将远场投射到在空间变化的后选择偏振态上揭示了C点的角分离和螺旋性。
Nechayev等人证明了这种方法的适用性，并通过测量远场中的C点来确定位于界面上粒子的椭圆偶极矩。
分叉生成机械频率梳。本文展示了非线性微机械谐振器在某个非线性强耦合模式下工作时，会产生新颖的响应。该系统由单个驱动信号激励，其响应由系统参数决定的时间尺度上的周期性幅度调制来刻画。谐振器的周期性幅度调制是非线性模式耦合的结果，也是光谱响应中出现“频率梳”状态的原因。
对于1:3共振内禀模型，Czaplewski等人证明了该行为产生的原因是不变圆（SNIC）上的鞍结分叉。本文提出，控制微机械结构操作参数的能力使得简单的微机械谐振器成为机械、光学和生物系统等领域中研究SNIC行为动态响应的理想试验平台。
基于深度学习的低光子计数相位检索。成像系统在低光强下的性能受到散粒噪声的影响，其随光源功率降低变得越来越强。
在本文中，Goy等人通过实验证明了使用深度神经网络可恢复弱光照射的物体，并且证明在相同信噪比下，该方法比经典的Gerchberg-Saxton相位检索算法具有更好的性能。在深度神经网络中，可使用训练图像集中包含的先验来检测信噪比接近1的特征。将此原理应用于相位检索问题，在平均每个探测器像素只有一个光子的照明光束中，成功恢复了物体最显着的特征。
Goy等人表明，通过对物体的初始估计来训练神经网络来可显著改善相位重建结果，而不是使用原始强度测量值来进行训练。
与有结构缺陷等离子体晶格强耦合的分子系综的非线性发射。Ramezani等人证实，在有结构缺陷的情况下，强耦合到等离子纳米颗粒阵列扩展光场分子层的非线性发射。混合光物质状态，称为等离子激元激子极化子(PEPs)，是由分子中的Frenkel激子与表面晶格共振强耦合形成的。
这些共振是由阵列上衍射增强银纳米颗粒局部表面等离子激元的辐射耦合引起的。通过设计不同晶格常数的阵列，Ramezani等人表明非线性发射频率仅由激子极化子通过分子振动量子的弛豫决定。Ramezani等人还观察到样品中的空间长程相干性，这支持了强耦合PEPs非线性集体发射的解释。
与有机系统中激子-极化子激射和凝聚的最近实验观察相比，光子模式在系统发射频率处起着次要作用，并且由于结构缺陷，这种发射具有不确定的动量。这个令人吃惊的结果揭示了有机分子与光子腔在强耦合下丰富而独特的物理特性。
利用倏逝声场打破动量守恒的对称性。虽然动量守恒是物理学中的一个基本定律，但是对于入射波引起倏逝场分布的物质边界处的波传播来说，动量守恒的约束没有得到满足。
虽然非线性极化率张量项可以提供光学区间的解决方案，但是这个框架不能直接应用于声波。现在，通过考虑波相互作用和边界散射的完整表示，Michael等人可以为包括所有倏逝波在内的整个散射场提供和频混合的本构形式。对这种一般情况进行了解析研究，并对超声波进行了数值和实验验证，表明考虑倏逝波会导致异常的非线性相互作用，从而增强和频产生。
这种新的解释不仅加深了对声学动量守恒定律的理解，还期待将这种新的理解转化为光学和光子学，以增强非线性相互作用。
等离子体与束物理
相对论射流中扭曲不稳定性。高效加速非热粒子。来自活动星系的相对论磁化射流是最强大的宇宙加速器之一，然而它们的粒子加速机制仍然是个谜。Alves等人提出了一种与相对论射流中螺旋扭曲不稳定性的发展相关的新加速机制，该机制可以使射流的磁能高效地转换到非热粒子中。
大规模三维ab initio模拟表明，在扭曲不稳定区域内形成的高度缠结的磁场和大尺度的感应电场，促进了粒子的快速高能化。被加速粒子的能量分布形成一个明确的幂律尾，该幂律尾在轻子情况下可延伸到辐射-反应受限能量，而在离子情况下可延伸到射流约束能量。
对于来自活跃星系的射流，在被充分研究的亮结中，应用Alves等人提出的这种加速机制，可以解释同步加速器和逆康普顿散射粒子的光谱，同时，它也提供了一种将超高能宇宙射线加速到10^20 eV的可行方法。
凝聚态物理：结构
兆巴压强下冲击压缩烃的液体结构。Hartley等人给出了碳氢化合物（聚苯乙烯，聚乙烯）中离子的结构，这些结构被高达190GPa的压力冲击压缩，导致样品快速熔化。
然后使用X射线自由电子激光束的原位衍射来探测所得液体的结构，证明即使对于没有长程序的低Z样品，也能在单次激发中获得可靠的衍射数据。该数据与第一性模拟吻合得很好，验证了这种方法在复杂粒子间键保留的状态下对混合样本进行建模的能力，并且表明更简单的模型不一定有效。虽然结果明显排除了在探测条件下碳氢完全分层的可能性，但与先前的预测相反，表明衍射并不总是足以诊断这种现象。
机器学习多体定位：搜索难以捉摸的非遍历金属。具有单粒子迁移率边缘的孤立量子系统中遍历性的破坏，是一个尚未被完全理解的有趣主题。特别是，在有一维准周期势的情况下是否存在非遍历的金属相，目前也有着激烈的讨论。本文中，Hsu等人开发了一种基于神经网络的方法，在原型模型中使用多体纠缠光谱作为唯一判断依据来研究这种非遍历金属相的存在。
他们发现这种方法可以高度可靠地识别出中等准周期势能强度下的中频光谱中非遍历金属相的存在。这种基于神经网络的方法展示了监督式机器学习不仅可以用于定位相位边界，而且可以提供一种检查新奇相位存在与否的方法。
界面水的游离。O-H基团的取向分布是指数分布。Sun等人使用组合分子动力学(MD)模拟方法和总频生成(SFG)实验研究了H2O-(D2O-)空气界面上游离O-H(O-D)基团的取向分布。
游离O-H基团相对于表面法线的平均角度为〜63°，比先前的估计值30°-40°大很多。这种差异可以追溯到错误地假设自由O-H基团是呈高斯或逐步取向分布。相反，MD模拟和SFG测量揭示了广泛且呈指数衰减的方向分布。这种广泛的取向分布表明指向下的游离O-H基团是存在的。我们将这些游离O-H基团的起源归因于水面上毛细波的存在。
成核胶体液体中曲率依赖的表面张力的测量。
表面张力的曲率依赖性是液体成核的关键，但依旧很难从实验上和理论上进行测量。这种曲率依赖性源于曲率相关的分子结构，对于小核来说，它可以形成显著偏离平面的液体表面结构。曾经有人使用过计算模拟和密度泛函理论来预测过这种曲率依赖性，但得到的结果难以自洽。在本工作中，作者提出了第一种可以直接测量成核胶体液体中曲率依赖的表面张力的方法。
他们采用临界卡西米尔力来精确调控胶体粒子相互作用，并诱导液体成核，然后在粒子尺度上对单个核进行成像，从热激发表面的扭曲情况，直接测量出其曲率依赖性的表面张力。使用连续模型，本工作探究了成核结构，粒子配对势和表面张力之间的相互作用模式。
Nguyen等人的结果显示，与体相液体相比，临界尺寸的成核的表面张力降低了20％，导致成核速率提高了3个数量级，从而突出了表面张力曲率校正对于精确预测成核速率的重要性。
凝聚态物理：电子性质
面内磁化系统的内禀量子反常霍尔效应：搜寻法则和材料预测。与现有的研究不同，本文介绍了一种在真实面内磁化材料（LaCl）中搜寻量子反常霍尔效应的普适性法则。
迄今为止，大多数理论预测和获得实验验证的量子反常霍尔效应都局限在有着面外磁化的二维材料中。本文从二维节线半金属出发，给出了一套在面内磁化材料中搜寻量子反常霍尔效应的普适法则。作者发现，如果费米能级处简并的节线态轨道具有相同的磁量子数绝对值，磁化方向就会在自旋轨道耦合的作用下趋于面内方向。而且根据镜面对称性是否破缺，可以在材料中实现量子反常霍尔效应或者二维半金属。
进一步，作者基于第一性原理计算预测LaCl这种真实单层材料就具有内禀的面内磁化量子霍尔效应。通过调节面内的磁化方向，LaCl中的量子反常霍尔效应表现出拓扑陈数为+1或-1的三重旋转对称性，转变点可由二维半金属相描述。所有这些特征都能从紧束缚模型定量地重复出来，从而揭示其内在的物理。本文极大的拓展了量子反常霍尔效应的材料种类，将会激起实验上的研究兴趣。
金刚石氮空位中心的局域电荷环境的成像。
金刚石氮空位中心受局域电荷的影响比预期的更大，这对于将缺陷用作量子传感器具有重要意义。表征固态自旋缺陷周围的局域内部环境对于利用它们作为外部场的纳米级传感器至关重要。这与缺陷的整体情况尤其密切相关，它在相互作用，内部场和晶格应变间表现出复杂的相互作用。利用金刚石中的氮空位（NV）中心，Mittiga等人表明在低磁场下局域电场主导NV集合体的磁共振行为。
他们引入了一个简单的微观模型，可以定量地获得超过两个数量级NV浓度样品的实验观测谱。在这种模型的推动下，他们提出并实现了一种新的方法，用于金刚石晶格内单个电荷的纳米尺度局域；他们的方法基于电荷会导致一种依赖于电场取向的NV暗态的事实。
BiTeI在拓扑相变下贝里偶极子的剧烈增强。尽管已经存在不同拓扑电子态之间的转变在材料中的预测，但这些转变的实验观测却相对匮乏。
这里面的主要困难是要找到能够直接揭露此类转变的可测量属性。本文中，作者在具有强Rashba作用的BiTeI材料中研究压力对其拓扑态的影响。结果显示，在该类材料中，适当的压力可以诱导其在拓扑绝缘态和普通绝缘态之间发生转变。同时，作者证明，在转变过程中会经历外尔（Weyl）半金属态，同时伴随贝里（Berry）偶极子的增强，这可以通过输运和光电子实验探测。
进一步研究表明，沿该材料极轴的贝里偶极矢量在平凡的绝缘相和拓扑绝缘相中具有相反的方向，在绝缘体到外尔临界点处达到峰值，此时非线性霍尔电导率可以增加两个以上的数量级。
嵌入在机械共振器中的InAs量子点中的自旋-机械耦合。由于量子相干态对机械运动十分敏感，使得在量子极限下感知运动成为可能。通过操纵量子态，运动可以被诱导、抑制，甚至进入非经典状态，带来了较丰富的物理现象。
本文中，作者研究应变对InAs量子点中的空穴自旋与悬臂机械运动之间耦合作用的影响。首先，作者将InAs量子点集成到GaAs机械共振器中，并对其中的光学跃迁和驱动共振器的运动同步测量。结果显示，在Voigt磁场中，电子和空穴自旋的分裂都能被测量到。其中电子自旋的变化可以忽略不计，但空穴自旋的变化却不可忽略，最大可达36%。进一步分析表明，这种巨大的效应是由空穴的自旋轨道耦合远大于电子所导致。
等离激元传输问题的新奇模态近似方法。等离激元使光在纳米尺度上受到限制，一般情况下，纳米粒子等离激元的光谱只受几个谐振模的控制，所以理论上往往用这些谐振模来描述其状态，而不是通过求解完整的麦克斯韦方程。虽然该方法已经成功地应用于由几个模式控制的光学响应，但若用该方法描述较大纳米颗粒的模式却存在较大的困难。本文中，作者采用边界元法和Mie解法对球形粒子进行了分析。
结果显示，与小颗粒相比，较大纳米粒子具有更加明显的等离子体峰，与基于共振模式的模拟结果类似。但是，在中等尺度的纳米粒子中，完整的模拟结果与基于共振模式的模拟结果有显著差异。进一步分析表明，谐振模电磁分量之间的固定连接是这一差异的主要来源。