Учёные в Инсбруке создали струны Бете из ультрахолодных атомов — ScienceDaily
Исследователи Университета Инсбрука в Австрии создали и зафиксировали в ультрахолодном газе необычные многочастичные квантовые состояния — струны Бете. Их существование в 1931 году предсказал физик Ганс Бете. В эксперименте также участвовали теоретические группы из Амстердамского университета и Мюнхенского технического университета, сообщает ScienceDaily. Результаты опубликовали в журнале Nature Communications.
Атомы в одномерных трубках
Для эксперимента учёные охладили облако атомов цезия до температуры на несколько миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля. Затем его разделили на несколько тысяч чрезвычайно узких трубок, в которых атомы могли фактически двигаться только в одном направлении.
Именно одномерная среда является необходимым условием существования струн Бете. В отличие от обычных молекул, эти структуры не удерживаются химическими связями: частицы остаются вместе благодаря взаимодействию между ними. Исследователи изменили характер взаимодействия атомов с отталкивающего на притягивающий, после чего образовались связанные состояния разного размера. Некоторые кластеры содержали шесть или более частиц.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Проверка столкновениями и расширением
Чтобы подтвердить, что частицы действительно образовали связанные структуры, команда провела два варианта эксперимента с расширением газа. В первом атомы оставались в одномерных трубках, расширялись и сталкивались друг с другом. Струны Бете при этом сохранялись после столкновений.
Во втором варианте ограничения снимали, и атомы свободно расширялись в трёхмерном пространстве. Поскольку струны Бете могут существовать только в одном измерении, в таких условиях они распадались. Энергия, удерживавшая частицы в связанном состоянии, превращалась в движение, поэтому атомы разлетались быстрее. При отталкивающем взаимодействии, когда частицы не были связаны, в обоих вариантах расширения измеряли практически одинаковую энергию. При наличии струн в трёхмерном расширении фиксировали дополнительную энергию от их распада.
Ранее струны Бете экспериментально выявляли в магнитных системах твёрдого тела. Ультрахолодный атомный газ позволяет точно контролировать геометрию системы, плотность частиц и их взаимодействие, что даёт возможность изучать формирование и столкновения таких коллективных квантовых объектов.
