Di laboratorium Universitas Innsbruck, atom sesium yang didinginkan hingga beberapa miliar bagian derajat di atas nol absolut tiba-tiba membentuk keadaan terikat yang tidak biasa — senar Bethe. Kluster kuantum ini, yang diprediksi oleh Hans Bethe pada tahun 1931, selama hampir seabad hanya ada di atas kertas dan dalam pengamatan tidak langsung pada material magnetik.
Para ilmuwan di bawah pimpinan Hanns-Christoph Nägerl membagi awan atom menjadi ribuan tabung satu dimensi yang sempit. Di dalam setiap tabung, atom hanya dapat bergerak sepanjang satu garis. Kemudian para peneliti secara bertahap mengubah interaksi antar atom — dari tolak-menolak menjadi tarik-menarik. Alih-alih keruntuhan gas yang diperkirakan, muncul kelompok partikel terikat dengan berbagai ukuran, termasuk kluster yang terdiri dari enam atom atau lebih.
Berbeda dengan molekul biasa, di mana partikel ditahan oleh ikatan kimia, senar Bethe muncul semata-mata dari interaksi kuantum dan hanya ada dalam satu dimensi. Stabilitasnya diuji dengan dua cara: dalam tabung satu dimensi, kluster tetap bertahan bahkan saat terjadi tumbukan, sedangkan ketika pembatasan dilepaskan dan diperluas ke dalam ruang tiga dimensi, kluster tersebut terurai sambil melepaskan energi ikatannya.
Pengukuran energi ikatan, distribusi momentum, dan kontak Tan mengonfirmasi keberadaan senar berukuran besar. Hasilnya sangat cocok dengan prediksi hidrodinamika yang digeneralisasi. Eksperimen ini menunjukkan bahwa dalam lingkungan gas ultradingin yang terkendali, keadaan kuantum yang kompleks dapat diciptakan dan dipelajari, sesuatu yang tidak dapat diakses dalam sistem lain.
Penemuan ini membuka jalan untuk meneliti koherensi kuantum, dinamika nonlinier, dan termalisasi dalam sistem satu dimensi yang berinteraksi kuat. Kini para fisikawan dapat memanipulasi keadaan ini, menumbukkannya, dan menguji ketahanannya dalam kondisi laboratorium.
