核裂变中角动量的产生

当一个重原子核分裂（裂变）时，所产生的碎片会被观察到在旋转。40多年来，这种现象一直是核物理学界的一个谜。对于自旋为零或几乎为零的系统来说，在每个碎片中通常产生6或7个单位角动量的内部生成特别令人困惑。

在此，研究人员表明碎片自旋之间没有显著的相关性，这使他们得出结论，裂变中的角动量实际上是在核分裂后产生的。研究人员提供了全面的数据，表明平均自旋强烈的依赖质量，呈锯齿分布。他们观察到碎片自旋对伴核的质量或电荷没有明显依赖，证实了自旋机制的不相关的后断裂性质。

为了解释这些观测结果，他们提出核子在裂变系统的断裂颈部的集体运动产生两个独立的力矩，类似于橡皮筋的断裂。根据统计理论，基于角动量状态占据的参数化方法很好地描述了实验数据的全部范围。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03304-w

稳态微聚束原理的实验演示

基于稳态微聚束原理（SSMB），能获得高功率、高重频、窄带宽的相干辐射，波长可覆盖从太赫兹到极紫外波段。

这是通过利用微聚束使多粒子相干增强电子存储环内辐射在稳态逐轮的基础上实现的。揭示SSMB作为未来光子源的潜力，关键在于真实机器上演示其原理。在此，研究人员报告SSMB原理的实验演示。

这项研究表明，电子束存储在准等时环中，在波长1064纳米的激光诱导能量调制后，可以产生亚微米的微束和相干辐射。结果证实了电子的光学相位可以在短于激光波长的精度逐圈关联起来。

在此基础上，研究人员期望通过应用锁相激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。该演示是实现基于SSMB原理的高重复、高功率光子源的里程碑。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03203-0

机器学习新算法：先返回，再探索

强化学习通过指定高层次的奖励功能来自动解决复杂的顺序决策问题。然而，当简单直观的奖励提供少量且具欺骗性的反馈时，强化学习算法就会陷入困境。

在此，研究人员假设有效探索的主要障碍来自于算法忘记如何到达之前访问过的状态（分离）和未能在探索之前首先返回到原状态（脱轨）。研究人员引入了Go-Explore，这是一系列算法，通过明确“记住”有希望的状态并在有意探索前返回这些状态的简单原则，应对这两种挑战。

Go-Explore解决了所有之前未解决的Atari游戏，并超越了所有难度探索游戏的技术水平，在《蒙特祖马的复仇》和《陷阱》等游戏上做出了数量级的改进。研究人员也展示了Go-Explore在少奖励的拾取—放置机器人任务中的实际潜力。

此外，研究人员还发现加入目标条件策略可以进一步提高Go-Explore的探索效率，并使其能够处理整个训练过程中的随机性。

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https://doi.org/10.1038/s41586-020-03157-9

质子中反物质的不对称性

质子的基本结构——夸克和胶子——几十年前就已经为人所知。然而，对于这些粒子及其动力学如何产生质子的量子束缚态及其物理性质（如自旋），人们仍然仅有一些不完整的理论和实验理解。

组成质子的两个上夸克和一个下夸克在最简单的情况下只占质子质量的百分之几，而质子质量的大部分以夸克动能和势能以及来自强力的胶子能形式存在。

这种力的一个基本特征，正如量子色动力学所描述的那样，能够在质子内部创造出只存在很短时间的物质—反物质夸克对。它们的短暂存在使质子内的反物质夸克难以研究，但却可以在物质—反物质夸克对湮灭的反应中辨别出来。

在这个由强作用力产生的夸克—反夸克的图景中，正反两种反物质夸克存在的概率分布作为动量的函数应该是几乎相同的，因为它们的质量非常相似，与质子的质量相比很小。

在此，研究人员提供了来自介子对产生测量的证据，这些分布是不同的，在动量的大范围内，下反物质夸克比上反物质夸克多。这些结果有望重新引起人们对质子中反物质不对称性起源的几种机制的兴趣，并指出未来的测量可以区分这些机制。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03282-z

（李言编译）