物理学家发现贝特理论预测的原子团簇证据——Live Science

物理学家获得了所谓贝特弦存在的间接证据——这是一种由相互作用的超冷原子组成、沿一条直线排列的团簇。该研究的结果于8月29日发表在《Nature Communications》期刊上，表明实验中可能同时形成了不同大小的团簇，其中包括由超过6个原子组成的团簇。

据Live Science报道，这类状态的数学描述可追溯至德国物理学家汉斯·贝特1931年的工作。在研究电子链时，他发现几个翻转的自旋能够结合在一起并作为一个整体运动。后来，这种方法也被应用于更大的粒子，特别是原子：根据理论，在相互吸引时，它们能够形成团簇。

一维管中的原子

研究人员将数万个铯原子冷却至玻色-爱因斯坦凝聚态，在该状态中，粒子处于共同的量子状态。他们利用激光束将凝聚体分成数千根细管，每根管中含有多达数十个排成一线的原子。

起初，原子相互排斥。随后，科学家借助磁场逐渐将这种排斥减小至零，并将其转变为吸引。在一维空间中，原子无法彼此绕过，这使得避免三维环境中典型的气体快速坍缩成为可能。

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间接测量方法

该团队无法直接看到贝特弦。相反，他们比较了粒子释放后原子云的膨胀情况。当原子只能沿着管子运动时，团簇应保持完整。在被释放到三维空间后，它们会解体，将结合能转化为运动。

三维原子云膨胀时的能量约为一维原子云的三倍。研究人员据此估算了原子之间的结合强度。测量结果也与广义流体动力学的预测一致，该理论将这类气体描述为不同类型粒子和不同大小团簇的混合物。论文共同作者、因斯布鲁克大学实验物理学家汉斯-克里斯托夫·内格尔指出，理论与数据的一致性是证据，但不是这些状态存在的最终证明。

这些弦可能不会存在太久：随着时间推移，铯原子会形成普通分子。在最冷的一组实验中，团队损失了约40%的原子。科学家正在考虑通过微波保护超冷分子，以及使用量子气体显微镜来更直接地研究这类状态；后者能够逐个观察原子。