В 1931 году физик Ханс Бете предсказал, что в некоторых одномерных квантовых системах частицы могут связываться в многочастичные состояния — так называемые струны Бете. В отличие от обычных молекул, удерживаемых химическими связями, струны Бете возникают исключительно благодаря взаимодействию частиц и существуют только в одном измерении. Десятилетиями струны Бете оставались в основном теоретической концепцией. Об этом пишет издание Phys.org.
Почти через век после предсказания исследователям из Университета Инсбрука совместно с теоретиками из Университета Амстердама и Мюнхенского технического университета удалось создать эти связанные состояния в ультрахолодном газе. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Эксперимент начинается с облака атомов цезия, охлаждённого до температуры всего в несколько миллиардных градуса выше абсолютного нуля.
Учёные разделяют облако на тысячи узких одномерных трубок, где атомы движутся только в одном направлении. Меняя взаимодействия между атомами от отталкивающих до притягивающих, они заставляют атомы связываться, образуя кластеры, в том числе из шести и более частиц. При расширении в трубе струны сталкиваются, но сохраняются — это ключевой признак их существования, поясняет соавтор Милена Хорват.
Когда удержание снимают и атомы отпускают в трёхмерное пространство, струны распадаются на энергию. Разница в энергиях двух расширений становится маркером струн. Соавтор Суд дипит Дхар подчеркнул, что струны Бете теперь можно создавать, манипулировать и наблюдать их устойчивость при столкновениях. Ранее струны Бете наблюдали в магнитных системах, теперь их изучают в ультрахолодном газе с точным контролем геометрии и взаимодействий. Это открывает новые пути для изучения коллективных квантовых объектов.