Физики впервые получили предсказанные Бете квантовые струны
В Университете Инсбрука впервые создали и исследовали одномерные квантовые структуры, которые были предсказаны в 1931 году нобелевским лауреатом Хансом Бете. Эти струны были сформированы из ультрахолодных атомов цезия. Руководил работой квантовый физик Ханнс-Кристоф Нэгерль, а теоретическую поддержку оказали коллеги из Амстердамского университета и Мюнхенского технического университета. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications. Об этом сообщает портал ProGorodNSK.ru.
Облако цезия охладили почти до абсолютного нуля, температура отставала всего на миллиардные доли градуса. Затем атомы распределили по тысячам узких трубок, что позволило им двигаться практически только в одном направлении, создавая таким образом одномерную среду, необходимую для формирования струн.
Учёные регулировали взаимодействие между атомами, заменяя отталкивание притяжением. Это привело к образованию связанных состояний различных размеров, некоторые из которых включали шесть и более атомов. Эти структуры удерживались не химическими связями, а взаимодействием частиц, и не могли существовать в трёхмерном пространстве.
Для проверки устойчивости атомы могли расширяться внутри трубок. Струны сталкивались друг с другом, оставаясь при этом целыми. Милена Хорват, один из ведущих авторов, отметила, что это свойство удивительно: структуры выдерживают столкновения и не распадаются.
После снятия ограничений атомы свободно распространились в трёхмерном пространстве, и связанные состояния распались. Энергия, удерживавшая частицы, перешла в движение, ускоряя разлет. Сравнение двух способов расширения показало, что у несвязанных атомов энергия почти не отличалась, тогда как при наличии струн в трёхмерном разлёте наблюдался дополнительный выброс энергии. Судипта Дхар, ещё один ведущий автор, подчеркнул, что теперь структуры можно создавать в лаборатории, управлять ими, сталкивать и исследовать их устойчивость. Ранее струны Бете встречались в твёрдотельных магнитных системах, а новый эксперимент перенёс их изучение в ультрахолодный газ, где геометрию, плотность частиц и взаимодействия можно контролировать с высокой точностью. Поддержку оказали Австрийский научный фонд FWF, Евросоюз и британский Совет по инженерным и физическим наукам; Хорват участвует в докторской программе FWF «Атомы, свет и молекулы» (DK-ALM).
