2019年122卷10期导读

来源: 京师物理

发布日期: 2019-03-25

本期导读包含了2019年122卷10期的多篇物理学研究文章,涵盖了普通物理、引力与天体物理、基本粒子与场论、原子核物理、原子、分子与光学等多个领域的最新研究成果,涉及量子力学、宇宙线、超导性、热力学等多个主题,展示了物理学界的前沿进展。

本着服务于中国物理学者和物理专业研究生的宗旨,我们根据PRL摘要和引言对本期部分文章进行中文导读。由于水平有限,不免出现一些不准确的地方乃至错译的地方。公众号下方有留言功能,欢迎专家学者通过留言指出不准确或错译的地方,共同提高公众号的服务质量。留言经编辑确认后,会显示在文章下方,供后来浏览者参考。

普通物理:统计与量子物理

能量-时间不确定性在量子力学基础和量子技术中起着重要作用,量子力学的创始人们也曾讨论过这一问题。然而,标准方法(例如,罗伯逊的不确定性关系)不能用于能量-时间不确定性,因为通常没有与时间相关的厄米算子。按照以前的方法,Coles等人通过从量子钟读取时间的准确程度来度量时间不确定性。然后,作者们使用熵来度量量子钟在各种时间状态的信息理论上的可分辨性。

本文的主要结果是一个对于一般含时哈密顿量的熵能量-时间不确定关系。文中对这一关系在离散时间和连续时间情况都有说明。作者们给出的这一不确定性关系很强,因为它允许用量子记忆来减少不确定性,这种表述使作者们将其重新解释为对不对称相对熵的约束。由于熵的操作相关性,作者们预计他们的不确定性关系将能用于信息处理中。

Richard等人报告了在光学无序势中对物质波弹性时间τs的广泛研究。

采用直接实验测量、数值模拟,以及基于对无序性质的了解与第一阶玻恩近似对比的方法,他们研究了从弱散射区到强散射区,超过三个数量级的τS的行为。他们还详细地研究了过渡的位置,作为主要结果,他们揭示了无序统计的强烈影响,尤其是在广泛使用似Ioffe-Regel判据kl s~1相关的地方。当发现与高斯分布无序势相关的时候,他们观测到与通常用到冷原子中的激光斑点无序有重大的偏差。

他们的结果对于复杂输运现象的实验探究(比如Anderson局域化)和微观理论的联系是至关重要的。

量子态断层扫描既是量子信息和计算领域的一个重要组成部分,也是一项艰巨的任务,随着系统维数的增长,需要大量的测量配置。Ahn等人提出并实验性地实现了一种直观的自适应压缩层析成像方案,该方案受到信号恢复中传统压缩感知协议的启发,极大地减少了重建任何给定的量子态所需的配置数量,而无需对状态进行任何额外的先验假设(如等级信息,纯度等),除了它的维度。

Xu等人在本文中报道了对非局域变量的冯诺伊曼瞬时测量的第一次实现。在创造超纠缠光子方面的技术成就,使这种测量成为可能。通过对这一测量的可靠性和测量的非破坏性进行高精度地检验,展示了该方案作为许多量子信息协议的基本成分的适用性。该方法允许我们首次通过强测量证明预选和后选量子系统的特殊特征:乘积规则的失败。

高灵敏度和空间分辨率的静磁场传感对于基础物理学,生物成像和材料科学中的许多应用至关重要。更有益的是具有纳米级空间分辨率的全矢量磁力测量。在过去的十年中出现了几种通用的磁力测量平台,例如与金刚石中氮空位色心相关的电子自旋。然而,实现矢量磁力测定通常需要使用传感器集合或降低灵敏度。在本文中,Liu等人介绍一个混合磁力测量平台,它由传感器和辅助量子比特组成,可以对静场进行矢量磁力测量。

引力与天体物理

基于国际空间站上的阿尔法磁谱仪收集的28.1×10^6电子,精确的宇宙射线电子的结果呈现在0.5 GeV至1.4 TeV的能量范围内。在整个能量范围内,电子和正电子谱具有明显不同的量级和能量依赖性。与较低的能量趋势相比,电子通量从42.1-5.2+5.4 GeV开始显著过量,但这种过量的性质不同于超过25.2±1.8 GeV的正电子通量。

与正电子通量相反,正电子通量具有810+310-180 GeV的指数能量截止值,而在5σ水平下,低于1.9 TeV时,电子通量不具有能量截止值。在整个能量范围内,电子通量可以很好地由两个幂律分量的和来描述。

当轨道围绕在四百万太阳质量的黑洞人马座A*时,S2星体经历了引力势能的明显变化。作者利用这种势能的变化来检验爱因斯坦等效原理的一部分:局域位置不变性(LPI)。他们研究了不同原子跃迁对引力势能的依赖性,给出了违反LPI的上限。

We propose a mechanism to generate primordial black holes (PBHs) that is independent of cosmological inflation and occurs slightly below the QCD phase transition. Our setup relies on the collapse of long-lived string-domain wall networks and is naturally realized in QCD axion models with domain wall number N_DW > 1 and Peccei-Quinn symmetry broken after inflation.

基本粒子与场论

作者融合了螺旋度极化信息,引入了螺旋度版本的散射方程,这些计划方程确认了6维树图散射振幅的新的公式,这些公式能直接拓展到最大超对称的情况。作者发现了超杨-米尔斯理论,引力以及M5和D5膜的被积函数的新的内容。当约化到四维时,极化方程能给出库伦分支上的振幅的4维细化散射方程的带质量的类比。

在本文中,作者建议了一种4维反-德西塔空间(AdS4)无质量场的很自然的自旋螺旋度公式。这个公式是基于通过作用在sl(2,C)螺旋度变量的微分算符的AdS4等距代数so(3,2)的标准实现。作者从推导AdS平坦空间的平面波对应物开始,随后用他们来计算简单的散射振幅。

本最近Maldacena, Shenker和Stanford等人猜测在热量子系统中Lyapunov指数的上界满足λ_L ≤ 2 π T / 。如果我们非常简单地将此界限用于有着固定Lyapunov指数λ_L的系统的话,它可能预言存在温度下线为T≥λ_L/2π。

作者证明了强相互作用S矩阵的纠缠压低与低能重子相互作用中观测到的近似自旋-味对称,既两种夸克味道的Wigner SU(4)对称或者三种夸克味道的SU(16)对称,有关联。作者猜测动力学纠缠压低是强相互作用红外的性质,并能导致这些演生对称性,并对预言核物理的性质和致密物质中的超核力提供强有力的限制。

在e+ e− → π+ D0 D*−截面中存在共振结构的证据使BESIII在e+ e− → π+ D0 D*−散射过程中,在4.23GeV以及4.40GeV附近看到散射截面的明显的提升。

原子核物理

低结合能原子核的垒上完全融合通常有30%的压低。导致这一压低并产生相关不完全融合产物的机制目前还存在争议。结合7Li+209Bi反应中轻碎片和重剩余物的单独测量以及符合测量,K. J. Cook等人发展了一个新的实验方法研究产生不完全融合产物的机制。

原子、分子与光学

对氢分子离解能的高精度测定十分敏感于质子的有限尺寸。H2的解离能是检验第一性原理计算准确性的一个基准量。本文展示了氢分子EF 1Σ(ν=0,N=1)态和54p11里德堡态之间的能量间隔的新测量。

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