Bethe-Strings erstmals in ultrakalter Atomgas beobachtet
Forscher der Universität Innsbruck haben erstmals experimentell „Bethe-Strings“ in einem ultrakalten Cäsium-Atomgas beobachtet. Die Beobachtung bestätigt eine Quantentheorie-Vorhersage aus dem Jahr 1931 von Hans Bethe.
Ein Forschungsteam der Universität Innsbruck hat erstmals experimentell „Bethe-Strings“ in einem ultrakalten Cäsium-Atomgas beobachtet. Damit wurde eine Quantentheorie-Vorhersage von Physik-Nobelpreisträger Hans Bethe aus dem Jahr 1931 bestätigt. Die Ergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht.
Bethe-Strings sind gebundene Zustände von mehreren Teilchen, die nur in eindimensionalen Quantensystemen existieren können. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Molekülen, die durch chemische Bindungen entstehen, werden sie ausschließlich durch Quantenwechselwirkungen zwischen Teilchen zusammengehalten. Sie gelten seit langem als wichtige Vorhersage innerhalb der Theorie von Quanten-Vielteilchen-Systemen.
Während Bethe-Strings zuvor in Festkörper-Magnetsystemen nachgewiesen wurden, fand dieses neue Experiment in einer ultrakalten Gasumgebung statt. Diese ermöglicht es den Wissenschaftlern, die Bedingungen für die Bildung und Wechselwirkung dieser Teilchencluster präzise zu kontrollieren. An der Studie waren theoretische Kooperationspartner von der Universität Amsterdam und der Technischen Universität München beteiligt.
Zur Schaffung der notwendigen eindimensionalen Bedingungen wurden die Cäsiumatome auf wenige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt und in tausende schmale Röhren eingeschlossen. Als die Wechselwirkungen zwischen den Atomen von abstoßend auf anziehend umgeschaltet wurden, bildeten die Atome gebundene Cluster, anstatt zu kollabieren. Nachfolgende Experimente zeigten die Stabilität dieser Cluster bei Kollisionen und bestätigten deren robuste Natur.