Dans le laboratoire de l'université d'Innsbruck, des atomes de césium, refroidis à quelques milliardièmes de degré au-dessus du zéro absolu, ont soudain formé des états liés inhabituels — des cordes de Bethe. Ces amas quantiques, prédits par Hans Bethe dès l'année 1931, n'ont existé pendant près d'un siècle que sur le papier et dans des observations indirectes au sein de matériaux magnétiques.
Les scientifiques dirigés par Hanns-Christoph Nägerl ont divisé un nuage d'atomes en milliers de tubes unidimensionnels étroits. À l'intérieur de chaque tube, les atomes ne pouvaient se déplacer que le long d'une seule ligne. Les chercheurs ont ensuite modifié progressivement l'interaction entre les atomes — la faisant passer d'une répulsion à une attraction. Au lieu de l'effondrement attendu du gaz, des groupes liés de particules de tailles différentes sont apparus, notamment des amas de six atomes et plus.
Contrairement aux molécules ordinaires, où les particules sont retenues par des liaisons chimiques, les cordes de Bethe naissent exclusivement des interactions quantiques et n'existent que dans une seule dimension. Leur stabilité a été vérifiée de deux manières : dans les tubes unidimensionnels, les amas subsistaient même lors de collisions, tandis que lorsqu'on levait la contrainte et qu'on les laissait s'étendre dans l'espace tridimensionnel, ils se désintégraient en libérant l'énergie de liaison.
Les mesures de l'énergie de liaison, de la distribution des impulsions et du contact de Tan ont confirmé la présence de grandes cordes. Les résultats ont coïncidé précisément avec les prédictions de l'hydrodynamique généralisée. L'expérience a montré que, dans un milieu contrôlé de gaz ultrafroid, il est possible de créer et d'étudier des états quantiques complexes, inaccessibles dans d'autres systèmes.
Cette découverte ouvre la voie à l'étude de la cohérence quantique, de la dynamique non linéaire et de la thermalisation dans des systèmes unidimensionnels en forte interaction. Les physiciens pourront désormais manipuler ces états, les faire entrer en collision et vérifier leur stabilité en conditions de laboratoire.
