Des physiciens observent pour la première fois des « chaînes de Bethe » dans un gaz atomique ultra-froid

Une équipe de recherche de l'Université d'Innsbruck a observé pour la première fois expérimentalement des "chaînes de Bethe" dans un gaz d'atomes de césium ultra-froid. Cette observation confirme une prédiction de la théorie quantique formulée par le physicien Hans Bethe en 1931. Les résultats ont été publiés dans Nature Communications.

Les chaînes de Bethe sont des états liés de plusieurs particules qui ne peuvent exister que dans des systèmes quantiques unidimensionnels. Contrairement aux molécules ordinaires formées par des liaisons chimiques, elles sont maintenues ensemble uniquement par les interactions quantiques entre les particules. Elles sont considérées depuis longtemps comme une prédiction importante dans la théorie des systèmes quantiques à plusieurs corps.

Alors que les chaînes de Bethe avaient été précédemment détectées dans des systèmes magnétiques à l'état solide, cette nouvelle expérience a été menée dans un environnement de gaz ultra-froid. Ce cadre permet aux scientifiques de contrôler précisément les conditions de formation et d'interaction de ces amas de particules. L'étude a impliqué des collaborateurs théoriques de l'Université d'Amsterdam et de l'Université technique de Munich.

Pour créer les conditions unidimensionnelles nécessaires, les atomes de césium ont été refroidis à quelques milliardièmes de degré au-dessus du zéro absolu et confinés dans des milliers de tubes étroits. Lorsque les interactions entre les atomes sont passées d'une répulsion à une attraction, les atomes ont formé des amas liés au lieu de s'effondrer. Des expériences ultérieures ont démontré la stabilité de ces amas lors de collisions, confirmant leur nature robuste.