W laboratorium Uniwersytetu w Innsbrucku atomy cezu, schłodzone do kilku miliardowych części stopnia powyżej zera absolutnego, nagle utworzyły niezwykłe stany związane — struny Bethego. Te kwantowe klastery, przewidziane przez Hansa Bethego już w 1931 roku, przez niemal wiek istniały jedynie na papierze oraz w pośrednich obserwacjach w materiałach magnetycznych.
Naukowcy pod kierownictwem Hannsa-Christopha Nägerla podzielili chmurę atomów na tysiące wąskich jednowymiarowych rurek. Wewnątrz każdej rurki atomy mogły poruszać się tylko wzdłuż jednej linii. Następnie badacze płynnie zmienili oddziaływanie między atomami — z odpychającego na przyciągające. Zamiast oczekiwanego zapadnięcia się gazu powstały związane grupy cząstek o różnej wielkości, w tym klastery złożone z sześciu i więcej atomów.
W przeciwieństwie do zwykłych cząsteczek, w których cząstki utrzymywane są przez wiązania chemiczne, struny Bethego powstają wyłącznie z oddziaływań kwantowych i istnieją tylko w jednym wymiarze. Ich stabilność sprawdzono na dwa sposoby: w jednowymiarowych rurkach klastery zachowywały się nawet podczas zderzeń, a po zniesieniu ograniczenia i rozszerzeniu w przestrzeni trójwymiarowej rozpadały się, uwalniając energię wiązania.
Pomiary energii wiązania, rozkładu pędów i kontaktu Tanu potwierdziły obecność dużych strun. Wyniki dokładnie pokryły się z przewidywaniami uogólnionej hydrodynamiki. Eksperyment pokazał, że w kontrolowanym środowisku ultrazimnego gazu można tworzyć i badać złożone stany kwantowe, niedostępne w innych układach.
Odkrycie otwiera drogę do badania koherencji kwantowej, dynamiki nieliniowej i termalizacji w silnie oddziałujących układach jednowymiarowych. Teraz fizycy będą mogli manipulować tymi stanami, zderzać je i sprawdzać ich stabilność w warunkach laboratoryjnych.
