1931 का एक विचार
1931 में भौतिकविद् हांस बेथे ने प्रस्ताव दिया कि कुछ एक-आयामी क्वांटम प्रणालियों में कण सामूहिक अवस्थाओं में जुड़ सकते हैं। उन अवस्थाओं को बाद में उनका नाम मिला। अणुओं के विपरीत, बेथे स्ट्रिंग्स रासायनिक बंधनों से नहीं जुड़ी होतीं। कण इसलिए बंधे रहते हैं क्योंकि वे जिस तरह से परस्पर क्रिया करते हैं, और ये अवस्थाएं केवल एक आयाम में ही मौजूद हो सकती हैं।
लगभग एक सदी तक ये मुख्यतः एक सैद्धांतिक विचार थीं। इन्सब्रुक विश्वविद्यालय की एक टीम ने अब उन्हें अति-ठंडे परमाणुओं की गैस में बनाया और पता लगाया, जो एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय और म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय के सिद्धांत समूहों के साथ काम कर रही थी। यह काम Nature Communications में प्रकाशित हुआ।
संकरी नलियों में ठंडे परमाणु
हान्स-क्रिस्टोफ नेगेर्ल के नेतृत्व वाला प्रयोग सीज़ियम परमाणुओं के एक बादल से शुरू हुआ जिसे निरपेक्ष शून्य के कुछ अरबवें डिग्री के भीतर ठंडा किया गया। शोधकर्ताओं ने फिर बादल को कई हजार बहुत संकरी नलियों में अलग किया। प्रत्येक नली के भीतर परमाणु केवल एक दिशा में चल सकते हैं, जो स्ट्रिंग्स के लिए आवश्यक एक-आयामी वातावरण बनाता है।
टीम परमाणुओं की परस्पर क्रिया की ताकत को भी समायोजित कर सकती है। जब उन्होंने परस्पर क्रियाओं को प्रतिकर्षी से आकर्षक में बदला, तो परमाणु आपस में बंध गए। एक ही समूह में ढहने के बजाय, उन्होंने कई अलग-अलग आकारों की बद्ध अवस्थाएं बनाईं, और कुछ बड़े समूहों में छह या अधिक कण थे।
टकराव जो स्ट्रिंग्स को सुरक्षित छोड़ते हैं
कठिन हिस्सा यह साबित करना था कि कण वास्तव में बंधे थे। एक परीक्षण ने स्ट्रिंग्स को उनकी नलियों तक सीमित रहते हुए फैलने दिया। जैसे ही वे फैलीं, स्ट्रिंग्स मिलीं और टकराईं, फिर भी बद्ध संरचनाएं बची रहीं। प्रमुख लेखक मिलेना होर्वाथ ने कहा, "यह स्ट्रिंग्स की एक उल्लेखनीय विशेषता है: वे टूटे बिना टकरा सकती हैं।"
दूसरे परीक्षण ने सीमा हटा दी और परमाणुओं को त्रि-आयामी अंतरिक्ष में फैलने दिया। चूंकि बेथे स्ट्रिंग्स केवल एक आयाम में मौजूद होती हैं, बद्ध अवस्थाएं टूट गईं, और उन्हें बांधने वाली ऊर्जा गति में बदल गई। परमाणु फिर तेजी से फैले, और उस अतिरिक्त ऊर्जा ने शोधकर्ताओं को स्ट्रिंग्स का स्पष्ट संकेत दिया।
समूह का कहना है कि यह प्रणाली क्वांटम बहु-कण भौतिकी के अध्ययन के लिए एक नियंत्रणीय नया मंच प्रदान करती है। बेथे स्ट्रिंग्स पहले ठोस-अवस्था चुम्बकों में देखी गई थीं, लेकिन ठंडे परमाणु शोधकर्ताओं को ज्यामिति, घनत्व और परस्पर क्रिया की ताकत को उच्च परिशुद्धता के साथ समायोजित करने देते हैं।