Fysiikassa havaittiin ensimmäistä kertaa Bethen jonoja kylmässä atomikaasussa

Innsbruckin yliopiston tutkijat ovat raportoineet ensimmäisestä kokeellisesta Bethen jonojen havainnosta ultra-kylmässä cesiumatomikaasussa. Tämä läpimurto vahvistaa kvanttifysiikan teorian, jonka Nobel-palkittu fyysikko Hans Bethe esitti vuonna 1931.

Bethen jonot ovat monen hiukkasen sidottuja tiloja, jotka voivat esiintyä vain yksiulotteisissa kvanttijärjestelmissä. Ne eivät perustu kemiallisiin sidoksiin, vaan ne ylläpitävät itseään hiukkasten välisillä kvanttivuorovaikutuksilla. Niitä on pidetty merkittävänä ennusteena kvanttijärjestelmien monihiukkasteoriassa vuosikymmenien ajan.

Aiemmin Bethen jonoja oli havaittu vain kiinteän olomuodon magneettisissa systeemeissä, mutta Innsbruckin tutkimusryhmä onnistui luomaan ja tarkkailemaan niitä kylmässä kaasuympäristössä. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden säätää näiden ryhmien muodostumista ja vuorovaikutusta tarkemmin. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Amsterdamin ja Münchenin teknillisen yliopiston teoreetikkojen kanssa ja julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Tutkimuksessa cesiumatomit jäähdytettiin lähelle absoluuttista nollapistettä ja jaettiin tuhansiin ohuisiin putkiin, jotka rajoittivat atomien liikkeen pääasiassa putken suuntaan. Kun atomien välistä vuorovaikutusta muutettiin hylkivästä vetäväksi, atomit eivät romahtaneet, vaan muodostivat sidottuja ryhmiä. Tutkijat testasivat ryhmien pysyvyyttä törmäyskokeilla, joiden perusteella Bethen jonot ovat yllättävän kestäviä ja säilyttävät muotonsa kohdatessaan.