PRL导读-2019年122卷15期

2019 年 4 月 29 日 中科院物理所

序

言

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

导读：王子；责编：任捷

以普适输运过程打破涨落-耗散关系

和热普适行为相比，远离平衡态的普适现象可以给出另外独立的标度指数与函数。作者以超冷玻色气体为例，模拟了普适标度参数下它的非平衡输运过程。他们证明，此过程如何打破了涨落-耗散关系。因此，不同时空点上谱函数（对易子）与统计关联（反对易子）的标度关系线性无关，具有不同的动力学标度指数。作者指出：两点统计关联所具有的一个输运峰，在给出玻色气体准粒子峰的谱函数中并不存，它可以被作为本文所描述现象的宏观标志。

Breaking the Fluctuation-Dissipation Relation by Universal Transport Processes

Asier Piñeiro Orioli and J. Berges

Phys. Rev. Lett. 122, 150401 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150401

严格非相干操作下的普适有界相干性

作者解析计算了严格非相干操作（SIO）与物理非相干操作（PIO）下，量子相干性蒸馏的最大比率，并发现它对任何态都一致。这给出了对有界相干性现象的一种完整描述。特别地，作者建立了SIO与PIO渐进可蒸馏性的简单且解析可算的充分必要判据。作者使用这项结果证明：几乎任何的量子态都是不可蒸馏的。只有纯态和密度矩阵包含秩为一子矩阵的状态才具有SIO和PIO下的相干态蒸馏，而所有其他的量子态都具有有界相干性。这展现了量子相干性资源理论对SIO和PIO的基本操作性限制。作者证明，SIO下单比特相干性蒸馏的保真度可以作为半定规划问题被有效地计算。他们还探究了此结果的推广，以给出对于渐进可实现蒸馏保真度的理解。

Generic Bound Coherence under Strictly Incoherent Operations

Ludovico Lami, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 150402 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150402

长程相互作用量子自旋链中

受约束准粒子的动力学

作者研究了具幂律（1/r^α）相互作用的一维横向场Ising模型中的准粒子激发与淬火动力学。他们发现长程相互作用给出的约束势使磁畴壁（纽结）成对耦合成为受束缚的准粒子。这与高能物理中的介子态相类似。作者证明，这些准粒子可以用序参量在全局淬火后的动力学中表现出来，而序参量的傅里叶谱可以被用来直接探测受约束准粒子的质量。作者提出了一个二纽结模型来定性解释长程相互作用导致的约束现象，并且定量地预测受束缚准粒子的质量。对于特定的初态，这些准粒子态会引起单点可观测量的缓慢热化。本文的结果可方便地应用到现有的囚禁离子实验中去。

Confined Quasiparticle Dynamics in Long-Range Interacting Quantum Spin Chains

Fangli Liu, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 150601 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150601

应用非平衡重要性采样对态密度与

贝叶斯因子的动态计算

Nonequilibrium sampling is potentially much more versatile than its equilibrium counterpart, but it comes with challenges because the invariant distribution is not typically known when the dynamics breaks detailed balance. Here, we derive a generic importance sampling technique that leverages the statistical power of configurations transported by nonequilibrium trajectories and can be used to compute averages with respect toarbitrary target distributions. As a dissipative reweighting scheme, the method can be viewed in relation to the annealed importance sampling (AIS) method and the related Jarzynski equality. Unlike AIS, our approach gives an unbiased estimator, with a provably lower variance than directly estimating the average of an observable. We also establish a direct relation between a dynamical quantity, the dissipation, and the volume of phase space, from which we can compute quantities such as the density of states and Bayes factors. We illustrate the properties of estimators relying on this sampling technique in the context of density of state calculations, showing that it scales favorable with dimensionality—in particular, we show that it can be used to compute the phase diagram of the mean-field Ising model from a single nonequilibrium trajectory. We also demonstrate the robustness and efficiency of the approach with an application to a Bayesian model comparison problem of the type encountered in astrophysics and machine learning.

Dynamical Computation of the Density of States and Bayes Factors Using Nonequilibrium Importance Sampling

G. Rotskoff and E. Vanden-Eijnden

Phys. Rev. Lett. 122, 150602 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150602

量子信息流的热力学

对于耦合到多个不同温度与化学势热库的马尔可夫开放量子系统，作者报道了可补充它热力学第二定律的两条结果。第一，他们推导得到一个非平衡自由能不等式。它给出了最大能量输出的上界，而对于温度非均匀的系统它不等价于克劳修斯不等式。第二，作者对复合系统的子系统推出了局域的克劳修斯与自由能不等式。这些不等式与整体系统对应的不等式相比，多出了与信息相关的一项。这为量子信息处理中的热力学建立了基础。本文中的理论被应用来研究了一种自治的麦克斯韦妖。

Thermodynamics of Quantum Information Flows

K. Ptaszyński and M. Esposito

Phys. Rev. Lett. 122, 150603 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150603

单电子器件超出自由能差的

最优概率性功提取

[编辑推荐]在单电子晶体管等极微小的系统中，热涨落允许有些时候超出热力学第二定律的限制从系统中单次地提取出功。

作者给出的实验方案可以在单个热力学轨迹的层次上，超出自由能差从单电子晶体管中提取出功。通过精心设计的由控制参数驱动的两个非平衡循环，作者说明即便整个循环自由能差为零，系统提取功可达到k_BT很大的分数比例，该比例有概率大于1/2。文中结果可在非平衡涨落关系的框架下得到解释。作者由此证明，即便在没有外界操作反馈的条件下，不可逆性也可以被作为最优化功提取的一个资源。

Optimal Probabilistic Work Extraction beyond the Free Energy Difference with a Single-Electron Device

Olivier Maillet, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 150604 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150604

周期性驱动可积量子系统中的

弹道自旋输运

作者展示了可积酉量子电路中的自旋弹道输运。这可以作为可积周期性驱动（Floquet）自旋链的范例，或者当作Trotterized各向异性（XXZ）海森堡1/2自旋模型得以理解。作者构建了一系列打破自旋反演对称性的解析准局域守恒定律，并且计算了自旋Drude权重（Drude weight）的下限，它是各向异性参数的分形函数。大量关于自旋输运的数值模拟都表明，此分形下限实际上是严格的。

Ballistic Spin Transport in a Periodically Driven Integrable Quantum System

Marko Ljubotina, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 150605 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150605

纠缠导向的母哈密顿量搜寻

We introduce a method for the search of parent Hamiltonians of input wave functions based on the structure of their reduced density matrix. The two key elements of our recipe are an ansatz on the relation between the reduced density matrix and parent Hamiltonian that is exact at the field theory level, and a minimization procedure on the space of relative entropies, which is particularly convenient due to its convexity. As examples, we show how our method correctly reconstructs the parent Hamiltonian correspondent to several nontrivial ground state wave functions, including conformal and symmetry-protected-topological phases, and quantum criticalpoints of two-dimensional antiferromagnets described by strongly coupled field theories. Our results show the entanglement structure of ground state wave functions considerably simplifies the search for parent Hamiltonians.

Entanglement-Guided Search for Parent Hamiltonians

X. Turkeshi, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 150606 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.150606

引力与天体物理

导读：郭敏勇；责编：高思杰

用于区分天体物理中微子味的回波技术

高能天体物理中微子的味组分是丰富的可观测量。然而，目前的分析不能有效地区分由νe和ντ引起的粒子雨。作者证明这可以通过测量μ子衰变和中子俘获的延迟集体光发射的强度来实现，平均来说，ντ比νe更大。这项新技术将明显改善天体物理源和中微子特性的性质测试。他们讨论了在IceCube和其它探测器中有希望实现的前景。

Echo Technique to Distinguish Flavors of Astrophysical Neutrinos

Shirley Weishi Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 151101 (2019)

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.122.151101

轻子数的自发破缺与宇宙学畴壁问题

作者证明，如果全局轻子数对称性在后暴胀时期自发破缺，那么将可以导致宇宙学畴壁的形成。这发生在针对于中微子质量产生的众所周知的“Majoron范例”中。他们提出了一些现实例子，在这些例子中，轻子数的自发破缺可不导致畴壁的出现。

Spontaneous Breaking of Lepton Number and the Cosmological Domain Wall Problem

George Lazarides, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 151301 (2019)

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.122.151301

基本粒子与场论

责编：晁伟、刘晓辉

LHC中搜索长寿命中性粒子，

其在ATLAS强子量能器中衰变

并伴随着一个Z玻色子

本文介绍了对长寿命中性粒子(Zd)的搜索，其在ATLAS强子量能器中衰变，并伴随着一个来自于标量玻色子中间态的标准模型 Z 玻色子，其中Z→ ℓ⁺ℓ^-(ℓ= e，μ)。所使用的数据是由 ATLAS 探测器在2015年和2016年的 pp碰撞中收集的，质心能量为 13 TeV，相应的积分亮度为36.1±0.8 fb^-1。在预期背景之上没有观察到显着过量的事件。得到对标量玻色子的产生截面乘以其衰变到长寿命中性粒子的分支比的限制，其是中间标量玻色子的质量、长寿命中性粒子的质量和cτ的函数，其中cτ从几厘米到一百米。在中间标量玻色子为SM希格斯的情况下，其衰变到质量为5-15GeV的长寿命中性粒子的分支比(其中cτ约为0.1至7 m)在95%的置信度下被排除到10%。

Search for the Production of a Long-Lived Neutral Particle Decaying within the ATLAS Hadronic Calorimeter in Association with a Z Boson from pp Collisions at √s=13TeV

M. Aaboud et al.

(ATLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 122, 151801 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.151801

搜索W玻色子衰变到三个带电π介子

本文展示了对W玻色子衰变到三个带电π介子的首次搜索。分析的数据是CMS实验在质心能为13TeV的质子-质子碰撞中收集的，对应的积分亮度为77.3 fb^-1。在背景预期之上未观察到显着过量。 W玻色子衰变到三个带电π的分支比的上限在95%的置信度下被限定为1.01×10^-6。这为在理论上计算该分支比提供了强烈的动机。

Search for W Boson Decays to Three Charged Pions

A. M. Sirunyan et al.

(CMS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 122, 151802 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.151802

铅-铅和质子-质子碰撞中

孤立光子触发的喷注的形状

本文在喷注与孤立光子协同产生过程中研究了其在铅-铅碰撞中喷注的形状相对于其在质子-质子碰撞中喷注形状的改变。所使用的数据是CMS实验组在核子-核子碰撞的质心能5.02 TeV处收集的。喷注形状由带电粒子构建，其轨道横向动量(p_T)在喷注轴周围的环形空间中高于1GeV / c，p^jet_T>30GeV / c，并且与p^γ_T> 60GeV /c的孤立光子相关联。在外围的铅铅碰撞中产生的喷注形状分布与质子质子碰撞的结果中是一致的，但是在中心的铅铅碰撞中的形状分布发生改变。在这些中心铅铅事件中，与pp碰撞的结果相比，在距离喷注轴更远的距离处观察到更大比例的喷注动量，反映了在重离子碰撞和横向部分子中产生的部分子介质之间的相互作用。

Jet Shapes of Isolated Photon-Tagged Jets in Pb-Pb and pp Collisionsat √sNN=5.02TeV

A. M. Sirunyan et al.

(CMS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 122, 152001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.152001

观察到B⁰→J/ψK⁺π⁻衰变过程的

模型无关的外来贡献

使用LHCb探测器收集的积分亮度为3 fb^-1的质子-质子碰撞数据，本文进行了B⁰→J /ψK⁺π^-衰变过程的角分析。m(K ⁺π^-)谱被分成精细区间。在每个m(K ⁺π^-)区间中，检查了三维角分布可以仅仅由K^*共振引起的结构来描述的猜测，在分析中对K⁺π^-系统做出了最小的假设。数据在很大的置信度上反对这一猜测，这意味着在模型无关的情况下观察到外来的贡献。检查m(J /ψπ^-)-m(K⁺π^-)平面给出m(J /ψπ^-)= 4200和4600 MeV附近的结构。

Model-Independent Observation of Exotic Contributions to B0→J/ψK+π− Decays

R. Aaij et al.

(LHCb Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 122, 152002 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.152002

原子核物理

责编：耿立升；导读：王亚坤

中子物质中有效质量的非微扰提取

Mateusz Buraczynski 等人利用量子蒙特卡洛方法计算了强相互作用中子物质在不同密度处多中子能量以及数个不同激发态的能谱。计算的输入量是唯像以及手征两核子和三核子相互作用。他们利用单粒子能谱来提取中子物质的有效质量。为了系统地估计提取误差，他们仔细评估了有限尺寸效应对准粒子色散关系的影响。他们发现，随着密度的增加，有效质量比从1开始下降。最后，他们将结果与超冷气体物理以及原子核和中子星物质能量密度泛函理论做了对比。

Nonperturbative Extraction of Effective Mass in Neutron Matter

Mateusz Buraczynski et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 152701 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.152701

原子、分子与光学

导读：宋新秀；责编：严运安

液体中的量子光力学

[编辑推荐]本文首次利用受限于光学腔的液体——超流体氦，观察到了量子光力学效应。

本文测量了耦合到光学腔的超流体He中的单个声学模的量子涨落。具体来说，作者监测了由腔镜限制的驻波散射的斯托克斯和反斯托克斯光。这些信号的强度（及其相互关联）表现出声学波包的零点运动和腔内光的量子反作用的特征。虽然在固体物体和超冷原子气体的振动中也观察到了这些特征，但是在超流体He中观察到这些特征为利用这种材料的卓越特性来获得量子光力学的新体系开辟了可能性。

Quantum Optomechanics in a Liquid

A. B. Shkarin, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153601 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153601

三体原子间库仑衰变的虚光子近似

Interatomic Coulombic decay (ICD) isa mechanism that allows microscopic objects to rapidly exchange energy. When the two objects are distant, the energy transfer between the donor and acceptor species takes place via the exchange of a virtual photon. On the contrary, recent ab initio calculations have revealed that the presence of a third passive species can significantly enhance the ICD rate at short distances dueto the effects of electronic wave function overlap and charge transfer states [Phys. Rev. Lett. 119, 083403 (2017)]. Here, we develop a virtual photon description of three-body ICD, allowing us to investigate retardation and geometrical effects which are out of reach for current ab initio techniques. We show that a passive atom can have a significant influence on the rate of the ICD process at fairly large interatomic distances, due to the scattering of virtual photons off the mediator. Moreover, we demonstrate that in the retarded regime ICD can be substantially enhanced or suppressed depending on theposition of the ICD-inactive object, even if the latter is far from both donorand acceptor species.

Virtual Photon Approximation for Three-Body Interatomic Coulombic Decay

Robert Bennett, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153401 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153401

光学格子中超冷原子的电导率谱

We measure the conductivity of neutral fermions in a cubic optical lattice. Using in situ fluorescence microscopy, we observe the alternating currentresultant from a single-frequency uniform force applied by displacement of a weak harmonic trapping potential. In the linear response regime, aneutral-particle an alog of Ohm’s law gives the conductivity as the ratio of total current to force. For various lattice depths, temperatures, interaction strengths, and fillings, we measure both real and imaginary conductivity, up to a frequency sufficient to capture the transport dynamics within the lowest band. The spectral width of the real conductivity reveals the current dissipation rate in the lattice, and the integrated spectral weight is related to thermodynamic properties of the system through a sum rule. The global conductivity decreases with increased band-averaged effective mass, which at high temperatures approaches a T-linear regime. Relaxation of current is observed to require a finite lattice depth, which breaks Galilean invariance and enables damping through collisions between fermions.

Conductivity Spectrum of Ultracold Atoms in an Optical Lattice

Rhys Anderson, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153602 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153602

离子基光腔光子数量子数传感器

本文将单个捕获离子色散耦合到光学腔内，以非破坏性的方式提取关于腔光子数分布的信息，再通过Ramsey光谱法测量该离子经历的依赖于光子数的交流斯塔克位移。作者首先利用这些测量来获得离子与腔相互作用强度，接着重建了相干态和一个具有混合热相干统计的态的腔光子数分布，发现与校准态重叠超过99％。

Ion-Based Quantum Sensor for Optical Cavity Photon Numbers

Moonjoo Lee, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153603 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153603

非线性动力学和流体力学

责编：兰岳恒

异常面感知将灵敏度与稳健性相结合

异常点（EPs）是非厄米物理中出现的奇点。目前的研究工作仅集中于支持孤立EPs的系统，其特征在于对外部扰动的敏感性增加，这使得它们成为构建下一代光学传感器的潜在候选者。在另一方面，这个特征也是这些设备的致命弱点：它们对制造误差和实验不确定性非常敏感。为了克服这个问题，Q. Zhong等人引入了一种新的设计概念，用于实现光子EPs，结合了实际使用所需的稳健性和标志性灵敏度。特别地，他们提出的结构展示了在更大嵌入空间中的Jordan EPs超曲面，并且具有以下特征：（1）大量非期望的扰动沿着异常表面（ES）移动操作点，因此，将系统留在另一个EP上，这就解释了它的稳健性; （2）由于背反射或反向散射引起的扰动迫使工作点离开ES，从而提高灵敏度。重要的是，他们提出的几何结构使用标准光子元件相对容易实现，并且设计概念可以扩展到其他物理平台，例如微波或声学。(江柯缙)

Sensing with Exceptional Surfaces in Order to Combine Sensitivity with Robustness

Q. Zhong, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153902 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153902

耗散系统中相干结构的

非线性傅里叶变换分析

Using the cubic Ginzburg-Landau equation as an example, we demonstrate how the inverse scattering transform can be applied to characterize coherent structures in dissipative nonlinear systems. Using this approach one can reducethe number of the effective degrees of freedom in the system when the dynamicis dominated by the coherent structures, even if they are embedded in the dispersive waves and demonstrate unstable behavior. (江柯缙)

Nonlinear Fourier Transform for Analysis of Coherent Structures in Dissipative Systems

I. S. Chekhovskoy, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153901 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153901

关联噪声多模系统中的相干波传播

多模系统中的缺陷导致模式混合和传播模式之间的干涉。这种无序通常以有限的相关时间（量子进化）或相关长度（在近轴演化中）为特征。Yaxin Li等人证明在模式空间中传播的初始激发的大尺度动力学可以通过短程相干动力学来调制。特别是他们揭示了初始模式从指数到幂律弹道式衰变的普适转变过程。他们的结果适用于各种波动物理框架，从多模光纤到量子点和量子生物学。(江柯缙)

Coherent Wave Propagation in Multimode Systems with Correlated Noise

Yaxin Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153903 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153903

通过动量空间高绕组实现宽带拓扑慢光

Slow-light waveguides can strongly enhance light-matter interaction, but suffer from a narrow bandwidth, increased backscattering, and Anderson localization. Edge states in photonic topological insulators resist backscattering and localization, but typically cross the bulk band gap over a single Brillouin zone, meaning that slow group velocity implies narrow-band operation. Here we show theoretically that this can be circumvented via an edgetermination that causes the edge state to wind many times around the Brillouinzone, making it both slow and broadband. (江柯缙)

Broadband Topological Slow Light through Higher Momentum-Space Winding

Jonathan Guglielmon, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153904 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153904

膜谐振器非线性弯曲振动的空间调制

Fan Yang等人研究了在强非线性区域强驱动下机械谐振器的振动。通过对矩形氮化硅膜谐振器振动状态的成像，利用光学干涉法对其频率响应进行分析，表明在提高驱动强度的同时，膜采用了一种特殊的偏转模式，该模式由叠加在基模鼓头形状上的同心环形成。这种圆对称性不能描述为少量被激发线性本征模的叠加。此外，膜的不同部分以不同驱动频率倍数振动，他们称之为“泛音局域化”。他们引入了一个基于很小数量的有效非线性谐振器耦合的唯像模型，代表膜的不同部分，正确地描述了实验观察。(江柯缙)

Spatial Modulation of Nonlinear Flexural Vibrations of Membrane Resonators

Fan Yang, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 154301 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.154301

红外泵浦增强拉曼效应

We propose a method for increasing Raman scattering from an ensemble of molecules by up to 4 orders of magnitude. Our method requires an additional coherent source of IR radiation with the half-frequency of the Stokes shift. This radiation excites the molecule electronic subsystem that in turn, via Fröhlich coupling, parametrically excites nuclear oscillations at a resonant frequency. This motion is coherent and leads to a boost of the Raman signal in comparison to the spontaneous signal because its intensity is proportional to the squared number of molecules in the illuminated volume.（蔡若冰）

Enhancement of the Raman Effect by Infrared Pumping

V. Yu. Shishkov, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153905 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153905

具有奇粘性不可压缩流体的

自由表面变分原理

Abanov等人提出了不可压缩流体动力学的变分和哈密顿公式，流体具有自由表面和未消失的奇粘性。这里表明，在变分原理中，奇粘度贡献对应于几何边界项。这些边界项修改了Zakharov的泊松括号，导致一种新型边界动力学。修正的边界条件具有一种自然的几何解释，描述了自由表面上与表面本身角速度成比例的附加压力。这些边界条件被认为是普适的，因为所提出的流体动力作用完全由系统的对称性决定。（蔡若冰）

Free-Surface Variational Principle for an Incompressible Fluid with Odd Viscosity

Alexander G. Abanov, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 154501 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.154501

分层液体中的油滴弹跳及其突然停止

当浸入另一种存在浓度梯度的液体中时，液滴可以自行推进。在这里，Diddens等人报告了在垂直分层的乙醇-水混合物中自推进油滴的实验和数值研究：首先，液滴由于重力而缓慢下沉，但是在达到其密度匹配位置之前，突然跳起。更值得注意的是，液滴以不断增加的跳跃距离反复弹跳，直到大约30分钟后它突然停止。可以确定液滴-液体界面处的Marangoni应力是导致跳跃的原因：它的强度呈指数增长，因为它可以拉下富含乙醇的液体，从而进一步提高其强度。跳跃过程可以重复，因为重力恢复了系统状态。最后，还解释了跳跃液滴的突然停止。此研究结果表明，在没有壁面或明显界面的连续介质中，有一种突出的液滴反弹。（蔡若冰）

Bouncing Oil Droplet in a Stratified Liquid and its Sudden Death

Yanshen Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 154502 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.154502

电磁多极的奇异性与庞加莱指数

电磁多极已被广泛用作整个光子学的基本语言，其中诸如辐射图和偏振分布的一般特征通常是已知的，而它们的奇点和拓扑特性一般无人触及。在此，Chen等人绘制了不同阶数多极辐射的所有奇点，识别它们的指数，并明确表明整个动量范围内指数和总是2，与庞加莱—霍普夫定理一致。从这些显示的属性，Chen等人将连续体中形成束缚态归因于多极奇点与开放辐射通道间的重叠。这种见解揭示了多极奇点指数与那些束缚态拓扑电荷之间的微妙等价。这里的工作融合了多极和拓扑这两个基本和普遍使用的概念，为光子学内外许多多极相关领域带来无法估量的潜在机会。（蔡若冰）

Singularities and Poincaré Indices of Electromagnetic Multipoles

Weijin Chen, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153907 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153907

Si₃N₄环形谐振腔中的强非线性耦合

We demonstrate that nondegenerate four-wave mixing in a Si₃N₄ microring resonator can result in a nonlinear coupling rate between two optical fields exceeding their energy dissipation rate in the resonator, corresponding to strong nonlinear coupling. We demonstrate that this leads to a Rabi-like splitting, for which we provide a theoretical descriptionin agreement with our experimental results. This yields new insight into the dynamics of nonlinear optical interactions in microresonators and access to novel phenomena.（蔡若冰）

Strong Nonlinear Coupling in Si₃N₄Ring Resonator

Sven Ramelow, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 153906 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.153906

等离子体与束物理

责编：陈少永，牟茂淋

强相对论电子束与超强激光脉冲

单次相互作用过程中的极化问题研究

Li等人在量子辐射主导机制下，研究了强相对论电子束与超强激光脉冲对撞过程中的自旋极化。通过在局部恒定场近似中应用自旋分辨辐射概率，作者们开发了一种可用于模拟任意电磁场中的电子辐射自旋效应的蒙特卡罗方法。由于自旋相关的辐射反应，所施加的椭圆偏振激光脉冲使最初未极化的电子束极化，并沿着传播方向将其分成两个相反的横向极化部分，其分裂角度约为几十毫弧度。因此，利用真实的激光脉冲可以在数十飞秒内产生偏振度超过70%的致密电子束。本文所提出的方法给出了一种利用现有激光设备进行相对论电子束极化的方法。（王科力）

Ultrarelativistic Electron-Beam Polarization in Single-Shot Interaction with an Ultraintense Laser Pulse

Y. F. Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 154801 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.154801

利用Thomson散射测量低密度

等离子体的皮秒热力学参量

Davies等人通过相干Thomson散射测量了激光等离子体中电子密度和温度的快速演化。利用脉冲前沿倾斜补偿光谱仪首次实现了皮秒时间分辨测量，测量结果揭示了等离子体-波动力学中等离子体从最初的冷碰撞状态到准静态无碰撞状态的转变。将Thomson散射光谱与通过理论计算（使用传统的Bhatnagar-Gross-Krook（BGK）碰撞算子或严格的朗道碰撞项）得到的波动谱进行比较发现：在最大碰撞条件下BGK模型高估了50％的电子温度。（王科力）

Picosecond Thermodynamics in Underdense Plasmas Measured with Thomson Scattering

A. S. Davies, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 155001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.155001

通过单色二维Kα辐射图像

揭示短脉冲激光等容加热机制

Sawada等人利用二维窄带X射线成像和X射线光谱学方法研究了高强度亚皮秒激光对薄钛箔的快速加热过程。通过使用调整到4.51keV Ti Kα的新型单色成像诊断器，成功地将固体密度等离子体横向直径约35μm、深度为2μm的主要电离区域（〈Z〉>17±1）图像化。实验结果和二维碰撞particle-in-cell模拟表明，强激光对固体箔进行快速等容加热时，在脉冲结束后的几皮秒内，热预等离子体的热扩散作用使固体钛达到高电离状态。Kα的偏移和缺失不能用现有的原子物理模型来解释。仅当包括具有⟨Z⟩= 17的阈值电离的Kα偏移的唯象模型时，才能再现测量的Kα图像。这项工作揭示了等容加热非平衡等离子体的电离态和电子温度的独立增加机制。（秦晨）

Monochromatic 2D Kα Emission Images Revealing Short-Pulse Laser Isochoric Heating Mechanism

H. Sawada, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 155002 (2019)

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.122.155002

无ELM高性能托卡马克等离子体中

低n边界谐频振荡的激发机制

Brunetti等人分析了准H模中低n边界谐频振荡（EHO）的激发机制。结果表明，在离子流类多普勒效应的约束下，逆磁效应和极向MHD流的共同作用将导致短波模的稳定，从而允许低n扰动的增长。本文中的分析基于托卡马克环位型，考虑的影响因素包括：大的边缘压强梯度，局域平坦的安全因子剖面和逆磁流，剪切平行和E×B旋转，等离子体和理想导体壁间的真空区域，以及分界面等。（秦晨）

Excitation Mechanism of Low-n Edge Harmonic Oscillations in Edge Localized Mode-Free, High Performance, Tokamak Plasmas

D. Brunetti, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 155003 (2019)

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.122.155003

凝聚态物理：结构

责编：殷志平

Sine-Gordon模型

和Lukyanov-Zamolodchikov猜想的

非微扰函数的重整化群方法

作者用非微扰函数的重整化群方法(FRG)来研究量子sine-Gordon模型。这种方法的基准是将他们对孤子以及最轻呼吸（孤子-反孤子束缚态）质量的研究成果与精确的结果做对比。然后，他们检验了块状相（n是整数并且2π⁄β表明了sine-Gordon模型中势场的周期性）中指数场条件下Lukyanov-Zamolodchikov猜想期望值〈e^i⁄2nβφ 〉的有效性。他们发现FRG结果与猜想之间的相对与绝对不一致的最小值小于0.01。（毛慧灿）

Nonperturbative Functional Renormalization-Group Approach to the Sine-Gordon Model and the Lukyanov-Zamolodchikov Conjecture

R. Daviet and N. Dupuis

Phys. Rev. Lett. 122, 155301 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.155301

通过打破山谷分配展现泊松比开关的

折叠模式几何力学

[编辑推荐]：折叠图案产生具有可在大范围内调节的特性的超材料。

对特定折叠图案构型空间的探索[例如Miuraori(具有平行四边形折叠模式的平面)和eggbox]使得科学技术有了显著进步。为了扩大折叠设计空间，Pratapa等人提出了一个名为“Morph”的模式，它结合了其父模式的特性。他们介绍了一种四顶点折叠晶胞，它在Miura模式和eggbox模式之间连续变化，形成了一类同伦构型。这是通过改变其中一个折痕的峰和谷的分配来实现的，从而通过大范围的正负泊松比实现平滑的切换。Pratapa等人给出了平面内拉伸和平面外弯曲的泊松比的精确解析表达式，发现它们大小相等，符号相反。此外，他们证明通过使用动力学分岔将上述每种模式下的兼容单胞结合，可以创建出具有独特特性的混合折叠模式，例如拓扑模式锁定和泊松比的可调切换。（刘瑞）

Geometric Mechanics of Origami Patterns Exhibiting Poisson’s Ratio Switch by Breaking Mountain and Valley Assignment

P. P. Pratapa, K. Liu, G. Paulino

Phys. Rev. Lett. 122, 155501 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.155501

极端张力下MoS₂热导率的增强

由于范德瓦尔斯（vdW）固体的层间键合作用很弱，因此对外界的刺激例如应变非常敏感。对vdW固体热性质应变调控的实验研究目前为止还未被报导过。在钻石铁砧单元中9%静水压横向压缩应变以下的范围，利用皮秒瞬态热反射测量技术可以观测到MoS₂块体里横向热导率从3.5 Wm^-1K^-1到25 Wm^-1K^-1 的增强。第一性原理计算和相干声子光谱实验揭示这一显著变化源于应变增强的层间相互作用极大地修正了声子色散，并且由于沿着横向方向的分解效应导致了声子寿命的衰减。电子热导率变化的贡献则可以忽略不计。作者的结果表明，在多物理器件中可能实现并行地调控vdW固体的结构、热和电特性。(曹锦)

Thermal Conductivity Enhancement in MoS₂ under Extreme Strain

Xianghai Meng, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 155901 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.155901

基于代理机器学习模型的

轻推弹性带计算的低尺度算法

[编辑推荐]：用于过渡态搜索的机器学习加速方法极大地加速了计算昂贵的轻推弹性带计算的收敛速度。

本文提出了一个替代高斯过程回归(GPR)原子模型以极大地加快经典轻推弹性带(NEB)的收敛速度计算。在作者的替代模型方法中，收敛弹性带的成本不再与路径上的运动图像的数量成比例关系。这提供了一个更有效和强大的过渡态搜索。与传统的NEB算法相比，本文提出的算法不需要操纵图像数量来获得收敛结果。这是通过发明一种新的收敛准则来实现的，该标准利用高斯过程回归的概率性质，结合目标模型势中鞍点处的力，使用所有图像的不确定性估计。作者的方法在功能评估方面比传统的NEB方法快一个数量级，而且收敛的能量势垒值没有精度损失。(麻晓波)

Low-Scaling Algorithm for Nudged Elastic Band Calculations Using a Surrogate Machine Learning Model

Jos´e A. Garrido Torres, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 156001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.156001

凝聚态物理：电子性质

责编：袁喆，马锋杰，沈卡

具有任意Rashba和Dresselhaus自旋轨道

相互作用的量子阱中的解析弱局域磁导率

Marinescu等人推导出一个对于垂直磁场中具有任意Rashba α和Dresselhaus β（线性）和β₃（立方）自旋-轨道相互作用耦合的二维电子系统的磁导率进行弱局域（WL）校正的解析表达式。在具有面内z轴且α=β时为高自旋对称方向的参考系统中，他们设计了一种新算法来计算导致WL的三个独立贡献。反局域性被沿z方向自旋弛豫相关的项抵消，只依赖于α-β。另一项是由两个相同的散射模式产生，其特征在于作为散射动量方向显式函数的自旋弛豫速率。对于GaAs量子阱的数据研究，发现了极好的一致性，其中特别的是，他们的理论正确地获取了WL曲线的最小值随α/β的变化。这表明有效自旋弛豫速率的各向异性是理解自旋-轨道耦合在输运中的效应的基础。（方子明）

Closed-Form Weak Localization Magneto conductivity in Quantum Wells with Arbitrary Rashba and Dressel haus Spin-Orbit Interactions

D. C. Marinescu et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 156601 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.156601

有限距离相互作用势的BCS理论中

普遍存在的超导圆顶

借助数学物理学的最新进展，Langmann等人给出了一种能够在有限距离相互作用引起s波超导的体系解析求解线性BCS能隙方程的可靠方法。作者证明，标准BCS理论预言的超导临界温度Tc随载流子密度n单调增长的关系是由局域相互作用势假设造成的人为后果，而任何明确定义的非局域势都会引发超导圆顶，即超导临界温度在有限掺杂的情况下达到最大值并在大掺杂浓度下趋于零。这意味着超导圆顶的出现并不一定需要竞争序或者新奇超导性。（李松）

Ubiquity of Superconducting Domes in the Bardeen-Cooper-Schrieffer Theory with Finite-Range Potentials

Edwin Langmann et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 157001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.157001

磁掺杂揭示玻色超导-绝缘转变

附近的准粒子屏蔽

Experiments show that the Cooper pair transport in the insulator phase that forms at thin film superconductor to insulator transitions (SIT) is simply activated. The activation energy T₀ depends on the microscopic factors that drive Cooper pair localization. To test proposed models, we investigated how a perturbation that weakens Cooper pair binding, magnetic impurity doping, and phase frustration affects T₀. The data show that T₀ decreases monotonically with doping in films tuned farther from the SIT and increases and peaks in films that are closer to the SIT critical point. The observations provide strong evidence that the bosonic SIT in thin films is a Mott transition drivenby Coulomb interactions that are screened by virtual quasiparticle excitations. This dependence on underlying fermionic degrees of freedom distinguishes these SITs from those in microfabricated Josephson Junction arrays, cold atom systems, and likely in high temperature superconductors with nodes in their quasiparticle density of states.

Quasiparticle Screening near a Bosonic Superconductor-Insulator Transition Revealed by Magnetic Impurity Doping

X. Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 157002 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.157002

Sr₃IrRuO₇中过阻尼反铁磁奇异金属态

The unconventional electronic ground state of Sr₃IrRuO₇ is explored via resonant x-ray scattering techniques and angle-resolved photoemission measurements. As the Ru content approaches x=0.5 in Sr₃(Ir_1−xRu_x)₂O₇, intermediate to the J_eff=1/2 Mott state in Sr₃IrRuO₇and the quantum critical metal in Sr₃IrRuO₇, a thermodynamically distinct metallic state emerges. The electronic structure of this intermediate phase lacks coherent quasiparticles, and charge transport exhibits a linear temperature dependence over a wide range of temperatures. Spin dynamics associated with the long-range antiferromagnetism of this phase show nearly local, overdamped magnetic excitations and an anomalously large energy scale of 200 meV—an energy far in excess of exchange energies present within either the Sr₃IrRuO₇or Sr₃IrRuO₇solid-solution end points. Overdamped quasiparticle dynamics driven by strong spin-charge coupling are proposed to explain the incoherent spectral features of the strange metal state in Sr₃IrRuO₇.

Overdamped Antiferromagnetic Strange Metal State in Sr₃IrRuO₇

Julian L. Schmehr et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 157201 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.157201

亚铁磁体超快退磁过程中的角动量流

自从Beaurepaire等人发现利用飞秒激光脉冲可以使得铁磁金属镍在亚皮秒时间尺度上发生退磁现象以来，越来越多的注意力被投放到超快磁化动力学过程的研究中。近年来，对亚铁磁GdFeCo合金的研究表明，超快激光诱导的磁化翻转是由瞬间类铁磁态诱导的，且这种翻转完全是热驱动的，不需要任何其他外部刺激，只依赖于稀土和过渡金属子晶格之间的交换耦合作用。但是，到目前为止，对超快退磁和磁化翻转过程中角动量的流动方式仍然不清楚。本文中，作者借助于时间分辨的软X射线磁圆二色性测量技术对亚铁磁GdFeCo合金在飞秒激光诱导退磁过程中的磁化动力学行为进行研究。实验中，作者分别对Fe和Gd元素中自旋、轨道磁矩的动力学行为进行了观察和记录。作者发现，在退磁过程的前几百飞秒内，自旋和轨道角动量可以完全转移到晶格，为Fe和Gd之间缺乏原子间角动量交换提供了有力的证据。（刘钱）

Angular Momentum Flow During Ultrafast Demagnetization of a Ferrimagnet

M. Hennecke et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 157202 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.157202

ZnO薄膜中非局域和带简并

引起的光物质相互作用协同增强

This study aims to reveal the full potential of ZnO as an ultrafast photofunctional material. Based on nonlocal response theory to incorporate the spatially inhomogeneous quality of the samples coupled with experimental observations of linear and nonlinear optical responses, we establish the ultrafast radiative decay of excitons in ZnO thin films that reaches the speed of excitonic dephasing at room temperature intypical semiconductors at a couple tens of femtoseconds. The consistency between the observed delay-time dependence of the transient-grating signals and the theoretical prediction reveals that the ultrafast radiative decay is due to the synergetic effects of the giant light-exciton interaction volume and the radiative coupling between multicomponent excitons.

Synergetic Enhancement of Light-Matter Interaction by Nonlocality and Band Degeneracy in ZnO Thin Films

Takashi Kinoshita et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 157401 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.157401

软物质与交叉科学

导读：巫浩；责编：涂展春

机械记忆的强度在软玻璃的屈服点处最大

Mukherji等人通过实验证明，单个和多重机械记忆都可以编码在无定形气泡筏中，该气泡筏是一种受到振荡应变的软玻璃原型。根据最近的数值结果，作者发现多重机械记忆可以在没有外部噪声的条件下形成。通过系统地研究横跨屈服的一系列训练应变振幅的记忆形成，作者发现记忆的明显特征甚至超出屈服。最引人注目的是，对于屈服应变附近的训练振幅，系统回收记忆的程度是最大的，并且是系统在编码过程中进行重组的空间范围的直接结果。作者的研究进一步表明，力网络在训练中的演化对于堵塞包装中的记忆形成起着决定性作用。

Strength of Mechanical Memories is Maximal at the Yield Point of a Soft Glass

Srimayee Mukherji, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 158001 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.158001

受驱动远离平衡的分子振动的

Fröhlich凝聚体中的量子涨落

当系统由外部泵浦时，Fröhlich发现极性振动在最低频率模式下发生明显的凝聚。为了充分了解Fröhlich凝聚，人们需要超越平均场的层次来描述关键行为以及量子涨落。拥有非线性的振动模式之间的能量重新分布被证明对于实现凝聚和声子数分布是必不可少的，揭示了利用泵浦从准热到超泊松统计的转变。Zhang等人进一步研究了Fröhlich凝聚体的光谱特性，该特性通过窄线宽显示出来。这给出了凝聚体的长时相干性和集体运动。最后，作者展示了蛋白质，如牛血清白蛋白和溶菌酶，最可能成为通过拉曼或红外光谱观察太赫兹体系中这种集体模式的候选者。

Quantum Fluctuations in the Fröhlich Condensate of Molecular Vibrations Driven Far From Equilibrium

Zhedong Zhang, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 158101 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.158101

从可感知的动力学中

检测隐藏单元和网络规模

网络动力系统的单元数目的大小，可以说是最基本的属性。然而，网络的许多单元往往在实验上不可获得，使得网络规模通常是未知的。在这里，Haehne等人引入一个检测矩阵，该矩阵可以适当地安排来自可获得的单元子集的多个瞬态时间序列，通过匹配秩约束来检测网络规模。作者所提的方法是不依赖于模型的，可用于各种系统类型和交互拓扑，适用于固定点附近的非平稳动力学，以及周期的和混沌的集体运动。即使只有少数单元是可感知的，对于同时表现出非线性、异质性和噪声的系统，精确的规模检测是可行的。作者演示了该方法在已成为范式的一类生化反应网络中的适用性。

Detecting Hidden Units and Network Size from Perceptible Dynamics

Hauke Haehne, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 158301 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.158301

切比雪夫近似与模型预测的全局几何

Complex nonlinear models are typically ill conditioned or sloppy; their predictions are significantly affected by only a small subset of parameter combinations, and parameters are difficult to reconstruct from model behavior. Despite forming an important universality class and arising frequently inpractice when performing a nonlinear fit to data, formal and systematic explanations of sloppiness are lacking. By unifying geometric interpretations of sloppiness with Chebyshev approximation theory, we rigorously explain sloppiness as a consequence of model smoothness. Our approach results in universal boundson model predictions for classes of smooth models, capturing global geometric features that are intrinsic to their model manifolds, and characterizing a universality class of models. We illustrate this universality using three models from disparate fields (physics, chemistry, biology): exponential curves, reaction rates from an enzyme-catalyzed chemical reaction, and an epidemiology model of an infected population.

Chebyshev Approximation and the Global Geometry of Model Predictions

Katherine N. Quinn, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 158302 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.158302

自相似过程遵循离散对数空间中的幂律分布

Cities, wealth, and earthquakes follow continuous power-law probability distributions such as the Pareto distribution, which arecanonically associated with scale-free behavior and self-similarity. However, many self-similar processes manifest as discrete steps that do not produce acontinuous scale-free distribution. We construct a discrete power-law distribution that arises naturally from a simple model of hierarchical self-similar processes such as turbulence and vasculature, and we derive the maximum-likelihood estimate (MLE) for its exponent. Our distribution isself-similar, in contrast to previously studied discrete power laws such as the Zipf distribution. We show that the widely used MLE derived from the Pareto distribution leads to inaccurate estimates in systems that lack continuous scale invariance such as branching networks and data subject to logarithmicbinning. We apply our MLE to data from bronchial tubes, blood vessels, and earthquakes to produce new estimates of scaling exponents and resolve contradictions among previous studies.

Self-Similar Processes Follow a Power Law in Discrete Logarithmic Space

M. Newberry and Van M. Savage

Phys. Rev. Lett. 122, 158303 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.158303

气候模型中忧郁态之间的转变：

调和确定性和随机性观点

众所周知，在当前的天文构象中，地球处于一个可以实现两个渐近态的体系中。我们生活的温暖态与冰雪覆盖的雪球态竞争。由于正的冰反照率反馈，存在双稳态。在先前对中等复杂性气候模型进行的研究中，Lucarini等人识别出分离共存气候的不稳定气候态（忧郁态melancholia state），并研究了其动态特性和几何特性。忧郁态的地球被冰覆盖到中纬度，该态吸引起始于区域边界的轨迹。在这篇快报中，作者研究了随机扰动控制入射太阳辐射强度的参数如何影响气候的稳定性。作者研究了温暖态和雪球态之间的转变，并详细地分析了噪声引起的从相应吸引域逃逸的特性。作者确定了转变的最可能路径，并发现有证据表明忧郁态起到入口的作用，类似于能量地貌中的鞍点。

Transitions across Melancholia States in a Climate Model: Reconciling the Deterministic and Stochastic Points of View

Valerio Lucarini and Tamás Bódai

Phys. Rev. Lett. 122, 158701 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.158701

降雨的精确可解记录模型

Daily precipitation time series are composed of null entries corresponding to dry days and nonzero entries that describe the rainfall amounts on wet days. Assuming that wet days follow a Bernoulli process with success probability p, we show that the presence of dry days induces negative correlations between record-breaking precipitation events. The resulting nonmonotonic behavior of the Fano factor of the record counting process is recovered in empirical data. We derive the full probability distribution P(R,n) of the number of records R_nup to time n, and show that for large n, it converges to a Poisson distribution with parameter ln(pn). We also study in detail the joint limit p→0, n→∞, which yields a random record model in continuoustime t=pn.

Exactly Solvable Record Model for Rainfall

Satya N. Majumdar, et al.

Phys. Rev. Lett. 122, 158702 (2019)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.158702

来源：京师物理