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                      《自然》要覽

                      2021-11-17 中國科學報
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                        聲光學晶格研究獲進展

                        量子化的聲波(聲子)控制著晶體材料的彈性響應,也在決定其熱力學性質和電響應方面起著不可或缺的作用(例如,將電子結合到超導庫珀對中)。

                        晶格聲子和彈性物理學在由周期光勢中性原子構成的量子固體模擬器中是不存在的:與真實固體不同,傳統的光學晶格是無聲的,因為它們極其堅硬。因此,晶體的光學晶格實現缺乏一些決定真實材料低溫特性的中心動力學自由度。

                        研究組使用耦合到共焦光學諧振器的玻色—愛因斯坦凝聚(BEC)來創建具有聲子模式的光學晶格。多模腔QED系統扮演有源量子氣體顯微鏡的角色,通過短程、光子介導的原子—原子相互作用,對聲子進行成像和誘導支持聲子具象化。

                        動態磁化率測量揭示了聲子色散關系,證明這些集體激發表現出與BEC—光子耦合強度相關的聲速。該研究結果為探索量子固體中豐富的彈性物理夯實了基礎,從量子熔化轉變到量子體系中奇異的“分形”拓撲缺陷。

                        相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03945-x

                        一種超導體中的相關電子態級聯

                        過渡金屬原子的kagome晶格為研究幾何阻挫和非平凡能帶拓撲下的電子關聯提供了一個激動人心的平臺,并不斷帶來驚喜。

                        利用光譜成像掃描隧道顯微鏡,研究組在一種新型kagome超導體CsV3Sb5中發現了不同對稱破缺電子態的溫度依賴級聯。在遠高于超導轉變Tc~2.5K的溫度下,一個具有2a0周期的三向電荷序打破了晶格的平移對稱性。

                        當系統冷卻到Tc時,研究組觀察到在費米能級上有一個顯著的V形光譜間隙開口和六重旋轉對稱性的額外破缺,這在超導轉變過程中持續存在。這種旋轉對稱性破缺是由于微分電導圖中出現了額外的4a0單向電荷序和強各向異性散射。后者可直接歸因于釩—kagome能帶的軌道選擇性重整化。

                        該實驗揭示了可在kagome晶格上共存的復雜電子態,并突出了與高Tc超導體和扭曲雙層石墨烯的有趣相似之處。

                        相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03946-w

                        脆性—韌性損傷導致動態板片分段

                        俯沖是板塊的主要驅動力,俯沖板塊的強度控制著地球熱化學演化的許多方面。每個俯沖板塊在彎曲過程中經歷強烈的正斷層作用,以適應海溝外部隆起處從水平運動至向下運動的過渡。

                        研究組使用數值俯沖模型研究了這種彎曲誘發板塊損傷的后果,包括磨粒損傷在內的脆性和韌性變形均可跟蹤且自洽耦合。由于脆性和韌性損傷局部化之間的強烈反饋,外部隆起區域可能出現普遍的板片弱化和明顯的分段。

                        這種板片損傷現象解釋了強板塊和弱板片的俯沖二分法、海溝附近大偏移正斷層的發育、分段地震速度異常和俯沖板片內成像不同界面的發生,以及在海溝處觀察到的有效黏度降低的較深局部板內區域的出現。

                        此外,脆性—黏滯損傷的板片在地幔溫度升高時有剝離的趨勢??紤]到地球的冷卻歷史,這意味著間歇性俯沖和頻繁的板塊斷裂事件可能是地球獨有的特征,且一直持續到比此前提議更近的時間。

                        相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03937-x

                        末次冰盛期以來全球地表溫度解析

                        過去2.4萬年的氣候變化為了解地球系統對外部強迫的反應提供了重要見解。氣候模型模擬和代理數據可用于對該關鍵時段進行獨立研究。然而,它們有時會得出截然相反的結論。

                        研究組利用這兩種類型的信息,通過古氣候數據同化,以200年的分辨率對跨越末次冰盛期的地表溫度變化進行首次代理約束的全場再分析。他們證明了過去2.4萬年的溫度變化與兩種主要氣候機制有關:冰原和溫室氣體的輻射強迫,以及海洋翻轉環流變化和季節性日曬變化的疊加。

                        與此前基于代理的重建模相比,研究結果表明,自全新世早期(約9000年前)起,全球平均氣溫小幅但穩定地升高了約0.5攝氏度。與最近的溫度變化相比,再分析結果表明,現代變暖的速度和幅度與過去2.4萬年的變化相比都是不尋常的。

                        相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03984-4

                      打印 責任編輯:閻芳

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