在因斯布魯克大學的實驗室裡,銫原子被冷卻到僅比絕對零度高數十億分之一度,竟突然形成了不尋常的束縛態——貝特弦。這些量子團簇由漢斯·貝特早在1931年預測,近一個世紀以來只存在於紙上,以及磁性材料中的間接觀測裡。
由漢斯-克里斯托夫·內格爾領導的科學家們將原子雲分割成數千條狹窄的一維管。在每一條管內,原子只能沿著一條線運動。接著,研究人員平緩地改變了原子之間的交互作用——從排斥變為吸引。氣體並未如預期般崩潰,反而出現了大小不一的粒子束縛群,其中包括由六個及以上原子組成的團簇。
與粒子靠化學鍵維繫的普通分子不同,貝特弦完全源自量子交互作用,且僅存在於一維之中。他們用兩種方法檢驗了其穩定性:在一維管中,團簇即使在碰撞時也依然保持;而當限制被解除、擴展到三維空間時,它們便解體,釋放出束縛能。
對束縛能、動量分布以及譚氏接觸的測量,證實了大型弦的存在。結果與廣義流體力學的預測精確吻合。該實驗表明,在超冷氣體的可控環境中,可以創造並研究其他系統中無法企及的複雜量子態。
這一發現為研究強交互作用一維系統中的量子相干性、非線性動力學與熱化開闢了道路。如今,物理學家將能在實驗室條件下操控這些態、使它們相互碰撞,並檢驗其穩定性。

