在因斯布鲁克大学的实验室里,被冷却到仅比绝对零度高几十亿分之一度的铯原子突然形成了奇特的束缚态——贝特弦。这些量子团簇由汉斯·贝特早在1931年预言,近一个世纪以来只存在于纸面上以及磁性材料中的间接观测里。
在汉斯-克里斯托夫·内格利的带领下,科学家们将原子云分割成数千条狭窄的一维管。在每根管内,原子只能沿一条线运动。随后,研究人员平稳地改变原子之间的相互作用——从排斥变为吸引。气体并未如预期般坍缩,反而形成了大小不一的粒子束缚群,其中包括由六个乃至更多原子组成的团簇。
与粒子靠化学键维系的普通分子不同,贝特弦完全源于量子相互作用,且只存在于一维之中。他们用两种方法检验了其稳定性:在一维管中,团簇即使在碰撞时也能保持;而当限制被解除并扩展到三维空间时,它们便会解体,释放出结合能。
对结合能、动量分布以及谭接触的测量证实了大型弦的存在。结果与广义流体动力学的预言精确吻合。该实验表明,在超冷气体的可控环境中,可以创造并研究其他系统中无法实现的复杂量子态。
这一发现为研究强相互作用一维系统中的量子相干性、非线性动力学和热化开辟了道路。如今,物理学家将能够在实验室条件下操控这些态、使它们相互碰撞并检验其稳定性。

