High-energy cosmic-ray electrons and positrons (CREs), which lose energy quickly during their propagation, provide a probe of Galactic high-energy processes and may enable the observation of phenomena such as dark-matter particle annihilation or decay. The CRE spectrum has been measured directly up to approximately 2 teraelectronvolts in previous balloon- or space-borne experiments, and indirectly up to approximately 5 teraelectronvolts using ground-based Cherenkov γ-ray telescope arrays. Evidence for a spectral break in the teraelectronvolt energy range has been provided by indirect measurements, although the results were qualified by sizeable systematic uncertainties. Here we report a direct measurement of CREs in the energy range 25 gigaelectronvolts to 4.6 teraelectronvolts by the Dark Matter Particle Explorer (DAMPE) with unprecedentedly high energy resolution and low background. The largest part of the spectrum can be well fitted by a 'smoothly broken power-law' model rather than a single power-law model. The direct detection of a spectral break at about 0.9 teraelectronvolts confirms the evidence found by previous indirect measurements, clarifies the behaviour of the CRE spectrum at energies above 1 teraelectronvolt and sheds light on the physical origin of the sub-teraelectronvolt CREs.

Artificial photosynthesis from CO2 reduction is severely hampered by the kinetically challenging multi-electron reaction process. Oxygen vacancies (Vo) with abundant localized electrons have great potential to overcome this limitation. However, surface Vo usually have low concentrations and are easily oxidized, causing them to lose their activities. For practical application of CO2 photoreduction, fabricating and enhancing the stability of Vo on semiconductors is indispensable. Here we report the first synthesis of ultrathin WO3·0.33H2O nanotubes with a large amount of exposed surface Vo sites, which can realize excellent and stable CO2 photoreduction to CH3COOH in pure water under solar light. The selectivity for acetum generation is up to 85%, with an average productivity of about 9.4 μmol g-1 h-1. More importantly, Vo in the catalyst are sustainable, and their concentration was not decreased even after 60 h of reaction. Quantum chemical calculations and in situ DRIFT studies revealed that the main reaction pathway might be CO2 → •COOH → (COOH)2 → CH3COOH.

We report on large-scale nonequilibrium molecular dynamics simulations of shock wave compression in tantalum single crystals. Two new embedded atom method interatomic potentials of Ta have been developed and optimized by fitting to experimental and density functional theory data. The potentials reproduce the isothermal equation of state of Ta up to 300 GPa. We examined the nature of the plastic deformation and elastic limits as functions of crystal orientation. Shock waves along (100), (110), and (111) exhibit elastic-plastic two-wave structures. Plastic deformation in shock compression along (110) is due primarily to the formation of twins that nucleate at the shock front. The strain-rate dependence of the flow stress is found to be orientation dependent, with (110) shocks exhibiting the weaker dependence. Premelting at a temperature much below that of thermodynamic melting at the shock front is observed in all three directions for shock pressures above about 180 GPa.

Using data samples with an integrated luminosity of 4.5  fb−1 collected by the BESIII detector at center-of-mass energies ranging from 4.66 GeV to 4.95 GeV, we study the processes of e+e−→ωX(3872) and e+e−→γX(3872). With the e+e−→ωX(3872) process, the branching fraction ratio R≡B(X(3872)→γJ/ψ)B(X(3872)→π+π−J/ψ) is measured to be 0.38±0.20stat±0.01syst (R<0.83 at 90% confidence level). In addition, we measure the ratio of the average cross section of e+e−→ωX(3872) to e+e−→ωχc1(ωχc2) to be σωX(3872)/σωχc1(σωX(3872)/σωχc2)=5.2±1.0stat±1.9syst(5.5±1.1stat±2.4syst). Finally, we search for the process of e+e−→γX(3872), and no obvious signal is observed. The upper limit on the ratio of the average cross section of e+e−→γX(3872) to e+e−→ωX(3872) is set as σγX(3872)/σωX(3872)<0.23 at 90% confidence level. Published by the American Physical Society 2024

A bstract Using e + e − collision data collected at the BESIII detector at center-of-mass energies between 4.128 and 4.226 GeV, corresponding to an integrated luminosity of 7 . 33 fb − 1 , we determine the absolute branching fractions of fifteen hadronic $$ {D}_s^{+} $$ D s + decays with a double-tag technique. In particular, we make precise measurements of the branching fractions $$ \mathcal{B}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}{K}^{-}{\pi}^{+}\right)=\left(5.49\pm 0.04\pm 0.07\right)\% $$ B  D s + →  K +   K −   π +   =  5.49 ± 0.04 ± 0.07  % , $$ \mathcal{B}\left({D}_s^{+}\to {K}_S^0{K}^{+}\right)=\left(1.50\pm 0.01\pm 0.01\right)\% $$ B  D s + → K S 0  K +   =  1.50 ± 0.01 ± 0.01  % and $$ \mathcal{B}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}{K}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^0\right)=\left(5.50\pm 0.05\pm 0.11\right)\% $$ B  D s + →  K +   K −   π +   π 0   =  5.50 ± 0.05 ± 0.11  % , where the first uncertainties are statistical and the second ones are systematic. The CP asymmetries in these decays are also measured and all are found to be compatible with zero.

Using (10.087±0.044)×109 J/ψ events collected with the BESIII detector at the BEPCII storage ring, the processes Λp→Λp and Λ¯p→Λ¯p are studied, where the Λ/Λ¯ baryons are produced in the process J/ψ→ΛΛ¯ and the protons are the hydrogen nuclei in the cooling oil of the beam pipe. Clear signals are observed for the two reactions. The cross sections in −0.9≤cosθΛ/Λ¯≤0.9 are measured to be σ(Λp→Λp)=(12.2±1.6stat±1.1syst) and σ(Λ¯p→Λ¯p)=(17.5±2.1stat±1.6syst)  mb at the Λ/Λ¯ momentum of 1.074  GeV/c within a range of ±0.017  GeV/c, where the θΛ/Λ¯ are the scattering angles of the Λ/Λ¯ in the Λp/Λ¯p rest frames. Furthermore, the differential cross sections of the two reactions are also measured, where there is a slight tendency of forward scattering for Λp→Λp, and a strong forward peak for Λ¯p→Λ¯p. We present an approach to extract the total elastic cross sections by extrapolation. The study of Λ¯p→Λ¯p represents the first study of antihyperon-nucleon scattering, and these new measurements will serve as important inputs for the theoretical understanding of the (anti)hyperon-nucleon interaction. Published by the American Physical Society 2024

High pressure has traditionally been considered essential for the transformation of graphite into diamond. However, reducing the transition pressure required for this graphite-to-diamond (G2D) conversion holds significant appeal in both scientific research and engineering applications. In this study, we conducted large-scale molecular dynamics (MD) simulations using an environment-dependent interaction potential (EDIP) to examine the shear deformation of nanocrystalline graphite (n-graphite) with a grain size of approximately 6.5 nm. We discovered that the G2D transition pressure in n-graphite can be reduced to 2–3 GPa, significantly lower than the ∼90 GPa uniaxial stress required in crystalline graphite. This reduction is primarily due to concentrated local shear stresses at grain boundaries (GBs), which induce substantial rotations of graphite layers. These rotations facilitate the initial formation of diamond bonds at sites of pre-existing imperfections at the GBs, assisted by shear. Once initiated at the GBs, the G2D transition rapidly propagates within grains aligned parallel to the shear components, resulting in the formation of nanocrystalline diamond. Our findings underscore the critical roles of GBs and shear stress in enabling the G2D transition in n-graphite.