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出版 《科学》（20201218出版）一周论文导读

Science, 18 DECEMBER 2020, VOL 370, ISSUE 6523
《科学》2020年12月18日，第370卷，6523期
出版 《科学》（20201218出版）一周论文导读
文章插图
天文学Astronomy
Multimessenger constraints on the neutron-star equation of state and the Hubble constant
中子星状态方程和哈勃常数的多信使约束
▲ 作者：Tim Dietrich, Michael W. Coughlin, Peter T. H. Pang, Mattia Bulla, Jack Heinzel, Lina Issa, et al.
▲ 链接：
https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1450#aff-3
▲ 摘要
通过不同信使（包括引力波和电磁信号）观测中子星合并，可用于研究比原子核密度更大的物质的行为，并测量由哈勃常数量化的宇宙膨胀率。
研究组对引力波事件GW170817与它的电磁波对应物AT2017gfo和GRB170817A以及引力波事件GW190425进行了联合分析，这两个引力波事件均来自中子星合并。
研究组将这些数据与此前使用X射线和射电观测的脉冲星测量结果与使用手性有效场理论的核理论计算相结合，以约束中子星状态方程。研究组发现，一个1.4太阳质量中子星的半径在90％置信度下为11.75千米，哈勃常数在1σ不确定度下为66.2。
▲ Abstract
Observations of neutron-star mergers with distinct messengers, including gravitational waves and electromagnetic signals, can be used to study the behavior of matter denser than an atomic nucleus and to measure the expansion rate of the Universe as quantified by the Hubble constant. We performed a joint analysis of the gravitational-wave event GW170817 with its electromagnetic counterparts AT2017gfo and GRB170817A, and the gravitational-wave event GW190425, both originating from neutron-star mergers. We combined these with previous measurements of pulsars using x-ray and radio observations, and nuclear-theory computations using chiral effective field theory, to constrain the neutron-star equation of state. We found that the radius of a 1.4–solar mass neutron star is 11.75 km at 90% confidence and the Hubble constant is 66.2 at 1σ uncertainty.
物理学Physics
Relativistic kinematics of a magnetic soliton
磁孤子的相对论运动学
▲ 作者：Lucas Caretta, Se-Hyeok Oh, Takian Fakhrul, Dong-Kyu Lee, Byung Hun Lee, Se Kwon Kim, et al.
▲ 链接：
https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1438
▲ 摘要
狭义相对论的一个原则是，没有粒子可以超过光速。在某些磁性材料中，最大磁振子群速度可充当磁孤子速度的类似相对论极限。
研究组利用自旋霍尔效应产生的纯自旋电流，在低耗散磁绝缘体中驱动畴壁达到这个极限。研究组达到了创纪录的电流驱动速度，每秒超过4300米（在相对论极限的10％以内），还观察到与洛伦兹收缩相关的相对论运动的关键特征，这导致了速度饱和。
通过分析和原子建模可以很好地解释实验结果。这些观察为磁孤子动力学基本极限提供了关键见解，并为研究相对论孤子物理学建立了一个易于理解的实验框架。
▲ Abstract
A tenet of special relativity is that no particle can exceed the speed of light. In certain magnetic materials, the maximum magnon group velocity serves as an analogous relativistic limit for the speed of magnetic solitons. Here, we drive domain walls to this limit in a low-dissipation magnetic insulator using pure spin currents from the spin Hall effect. We achieve record current-driven velocities in excess of 4300 meters per second—within ~10% of the relativistic limit—and we observe key signatures of relativistic motion associated with Lorentz contraction, which leads to velocity saturation. The experimental results are well explained through analytical and atomistic modeling. These observations provide critical insight into the fundamental limits of the dynamics of magnetic solitons and establish a readily accessible experimental framework to study relativistic solitonic physics.
Direct observation of Klein tunneling in phononic crystals
声子晶体中克莱因隧道的直接观测
▲ 作者：Xue Jiang, Chengzhi Shi, Zhenglu Li, Siqi Wang, Yuan Wang, Sui Yang, et al.
▲ 链接：
https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1447
▲ 摘要
隧道效应在物理学的许多分支中都起着至关重要的作用，并实现了一些重要的应用。从理论上讲，当准粒子在法线入射情况下，通过势垒时不受其高度和宽度的影响，从而不受阻碍地穿透时，就会发生克莱因隧道效应。
研究组通过将两种具有不同狄拉克点能量的人造声子晶体夹在中间来创建声子异质结。统一传输的关键特征证实了克莱因隧道效应的直接观测。实验表明，克莱因隧道效应发生在一个很宽的声频频带上。
直接观测声子晶体中的克莱因隧道，有助于发现其在信号处理、超准直光束和通信中的应用潜力。

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