诺特定理与去禁闭量子临界点

来源:http://www.temizlikoyunlari.com 作者:科技中心 人气:128 发布时间:2019-10-04
摘要:KenPoss及同事识别出一个依赖于受伤的增强子元素,它在再生斑马鱼组织中会激发基因表达。他们发现,他们将其称之为“组织再生增强子元素”的这一元素可以分裂成组织特异性模块,

Ken Poss及同事识别出一个依赖于受伤的增强子元素,它在再生斑马鱼组织中会激发基因表达。他们发现,他们将其称之为 “组织再生增强子元素”的这一元素可以分裂成组织特异性模块,其中每个模块都可以在斑马鱼心脏或鳍中直接表达。所识别出的这个元素可被用来引导促再生或抗再生因子在斑马鱼组织中的表达,从而控制再生的效率。最后,通过在有丝分裂因子基因上游人工生成TREE,本文作者显示,它们能够在受伤的小鼠组织中促进组织修复。

诺特定理在该系统中的应用不仅为去禁闭量子临界点涌现对称性的存在提供了新的有力证据,同时建立了使用诺特定理和守恒流方法探测量子系统中是否存在涌现连续对称性的新思路,这一思路已经在其他系统的工作中得到了应用 5] 。

一个晶体的空间对称性可以由空间原点的变换方式,即由晶格周期或由晶格周期的一部分来约束。最近的研究工作表明,后一种非点式晶体可能有重要意义,因为它们会有有意思的non-trivial拓扑性质。Andrei Bernevig及同事对非点式材料的几何对称性何以可能会产生新的一类受拓扑保护的电子性质进行了讨论。尤其是,他们发现,很有希望在“带绝缘体”KHgX(在其中X为As、Sb或Bi)中观察到这些性质。

然后,团队成员运用大规模量子蒙特卡洛方法计算了体系在去禁闭量子临界点处,在不同动量点上的自旋关联函数。通过拟合特定动量点的自旋关联函数在虚时上的衰减形式证实了 J^23 的确是守恒流(对于守恒流算符,其关联函数在时空中按照整数幂律衰减,没有重整化修正)。作为补充验证,团队成员同时对另一个对应于系统中电荷守恒的流 J^34 --即 JQ 模型中动量点处的自旋算符 Sz -- 也进行了研究,证实了它也是一个确定的守恒流。从图2的结果中可以看出,这两个流对应的自旋关联在热力学极限下,其重整化修正指数 eta 都为零,证明两处都存在守恒流。守恒流存在的结果又反过来验证了相变点处的O涌现连续对称性。

星形细胞痂帮助轴突再生

图2: 量子蒙特卡洛模拟得到的守恒流结果。x轴为1/L ,即外推到系统线性尺度无穷大的热力学极限;y轴为关联函数幂律的重整化修正指数 eta,修正指数在热力学极限下外推到零,就说明此处的关联函数是守恒流算符的关联函数,没有重整化修正。

本期封面所示为肿瘤细胞是怎样争取生存的。对治疗有抵抗力的肿瘤与任何其他活的东西一样受同样的自然选择规则约束。临床工作者在加紧努力将这一知识付诸应用。以癌症为主要内容的本期《自然》杂志,还介绍了迅速变化的癌症免疫治疗领域以及液体活检(用于癌症诊断和监测的一个很有希望的方法)背后所采用技术的最新发展。

Nvsen Ma, Guang-Yu Sun, Yi-Zhuang You, Cenke Xu, Ashvin Vishwanath, Anders W. Sandvik, and Zi Yang Meng,

这篇论文来自丹麦奥胡斯大学一个研究小组,它介绍了Quantum Moves的发展。Quantum Moves是一个在线平台,它借助大众科学和网络游戏的力量来解决量子物理中的优化问题。Jacob Sherson及同事设计了一个游戏,在其中玩家被要求寻找在一个量子计算架构中移动光镊的最佳方法。这一问题的“蛮力”数值优化方法失败了,但游戏玩家们的办法却为寻找一个比传统方法更好的优化方法提供了基础。量子物理以难度大、不直观著称,但这项研究显示,即使在量子物理中,游戏玩家的直觉也会导致新的科学见解。

Rui-Zhen Huang, Da-Chuan Lu, Yi-Zhuang You, Zi Yang Meng, Tao Xiang,

封面故事: 肿瘤细胞争取生存的方式

6] Role of Noether’s Theorem at the Deconfined Quantum Critical Point,

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诺特定理告诉人们,物理系统中存在的连续对称性都有对应的守恒律,最为人熟知的便是时空平移对称性对应的能量和动量守恒律,守恒律又对应着系统中某一守恒流,可以是能量流、动量流、电流、粒子流等等。 反过来思考,如果可以观测到物理系统存在某一守恒流,也就可以证明此系统具有该守恒流对应的连续对称性。基于如此考虑,该团队将守恒流的观测和计算应用于如图1所示的二维量子自旋系统--易面(easy-plane)JQ模型--之中,该模型在之前工作中被证明存在去禁闭量子临界点和可能具有O涌现对称性 2,3]。通过对于去禁闭量子临界点场论模型和微观晶格模型的分析,团队成员建立起了表1中所示的易面JQ模型在特定动量点处全部可能的流算符,以及它们在微观晶格模型与场论模型之间的对应关系,并由此找到能够证明O对称性存在最重要的流算符 J^23 --即JQ 模型中动量点处的自旋算符 Sx。

一个组织再生增强子的识别

以局域序参量和对称性破缺为圭帛的朗道-金兹伯格-威尔逊相变和物质分类理论是传统凝聚态物理学的基石。近年来,以拓扑序、涌现物质场与规范场耦合为特点的量子物质科学新范式,正在逐步超越这个框架,其中以去禁闭量子临界点为代表的新型量子相变,受到了从凝聚态物理学到高能物理学的广泛关注 (背景介绍见文献 1,2])。

发现沙漏费米子的希望

Jing Guo, Guangyu Sun, Bowen Zhao, Ling Wang, Wenshan Hong, Vladimir A. Sidorov, Nvsen Ma, Qi Wu, Shiliang Li, Zi Yang Meng, Anders W. Sandvik, Liling Sun,

超级地球“55 Cancri e”是我们附近的一颗太阳系外行星,直径不到地球直径的两倍,但质量却大约是地球质量的八倍。“55 Cancri e”是研究对我们太阳系来说属于未知的一类太阳系外行星之性质的最佳天体之一:以前对超级地球的观测工作只产生了没有特征的光谱。在这项研究中,Brice-Olivier Demory等人报告了“55 Cancri e”在穿越其主星时的一个纵向热亮度图 。该图显示了强烈的白天—夜间温度对比,表明它的热再分配效率低,这说明该行星要么没有大气层,要么有一个从光学上来说很厚的大气层,热量再循环被限于其白天一边。

相关工作6]发表在最近一期的《物理评论快报》上(Phys. Rev. Lett. 122,175701 。

人们普遍认为,在中枢神经系统受伤后形成的星形细胞痂是随后的轴突再生的一大障碍。但在这项研究中,Michael Sofroniew及同事显示,限制这种痂的形成实际上会抑制轴突再生。持续供应在脊髓损伤中一般不存在的轴突特异性生长因子,会让再生稳定地进行,但只有当星形细胞痂存在时才会是这样。这些结果对人们所持的普遍观点提出了质疑,它表明行星细胞结痂会促进而不是阻碍中枢神经系统受伤后的轴突再生。

最近,由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心博士后马女森、加州大学圣地亚哥分校助理教授尤亦庄和物理所研究员孟子杨组成的研究团队,首次提出了应用诺特定理寻找去禁闭量子临界点涌现连续对称性的研究方法,填补了这方面的空白。

一个超级地球上的日夜

Nvsen Ma, Yi-Zhuang You, and Zi Yang Meng,

将玩游戏与量子物理研究相结合

Phys. Rev. Lett. 122, 175701

图1: 易面(easy-plane)JQ模型和该系统的去禁闭量子相变

1] 寂静春天里的动力学, 孟子杨,《物理》, 48卷,2019年2期, 104-109.

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