В лаборатории Университета Инсбрука атомы цезия, охлаждённые до нескольких миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля, внезапно образовали необычные связанные состояния — струны Бете. Эти квантовые кластеры, предсказанные Хансом Бете ещё в 1931 году, почти век существовали лишь на бумаге и в косвенных наблюдениях в магнитных материалах.
Учёные под руководством Ханнса-Кристофа Нэгерля разделили облако атомов на тысячи узких одномерных трубок. Внутри каждой трубки атомы могли двигаться только вдоль одной линии. Затем исследователи плавно изменили взаимодействие между атомами — с отталкивающего на притягивающее. Вместо ожидаемого коллапса газа возникли связанные группы частиц разного размера, включая кластеры из шести и более атомов.
В отличие от обычных молекул, где частицы удерживаются химическими связями, струны Бете возникают исключительно из квантовых взаимодействий и существуют только в одном измерении. Их стабильность проверили двумя способами: в одномерных трубках кластеры сохранялись даже при столкновениях, а при снятии ограничения и расширении в трёхмерном пространстве они распадались, высвобождая энергию связи.
Измерения энергии связи, распределения импульсов и контакта Тана подтвердили присутствие крупных струн. Результаты точно совпали с предсказаниями обобщённой гидродинамики. Эксперимент показал, что в контролируемой среде ультрахолодного газа можно создавать и изучать сложные квантовые состояния, недоступные в других системах.
Открытие открывает путь к исследованию квантовой когерентности, нелинейной динамики и термализации в сильно взаимодействующих одномерных системах. Теперь физики смогут манипулировать этими состояниями, сталкивать их и проверять их устойчивость в лабораторных условиях.
