Bethe-strängar observerade för första gången i superkall gas av atomer

Forskare vid Innsbrucks universitet har för första gången experimentellt observerat så kallade Bethe-strängar i en extremt kall gas av cesiumatomer. Detta fynd bekräftar en teoretisk förutsägelse inom kvantfysik som gjordes av Nobelpristagaren Hans Bethe redan 1931.

Bethe-strängar är bundna tillstånd i endimensionella kvantsystem, upprätthållna av kvantinteraktioner mellan partiklar snarare än kemiska bindningar. De har länge ansetts vara en viktig förutsägelse inom teorin för kvantmekaniska många-partikelsystem.

Tidigare hade Bethe-strängar endast detekterats i fasta magnetsystem. Den nya studien, utförd i samarbete med teoretiker från Amsterdams universitet och Münchens tekniska universitet, skapade och observerade strängarna i en kontrollerad gasformig miljö. Detta möjliggör för forskare att manipulera förhållandena för dessa gruppers bildande och interaktion.

För att skapa de en-dimensionella förhållanden som krävs, kyldes cesiumatomerna ner till några miljarddelar av en grad över absoluta nollpunkten och fördelades i tusentals tunna rör. När växelverkan mellan atomerna ändrades från repulsiv till attraktiv, bildade de bundna grupper. Experiment visade att dessa grupper är stabila vid kollisioner, vilket bekräftar Bethe-strängarnas robusthet.