(Phys.org) — Due team di ricercatori che lavorano indipendentemente l'uno dall'altro hanno trovato il modo di testare aspetti della teoria Tomonaga-Luttinger che descrive le particelle quantistiche interagenti in insiemi 1D in un liquido Tomonaga-Luttinger (TLL). La prima squadra, con membri dalla Cina, La Germania e l'Australia hanno dimostrato il comportamento TLL con atomi freddi in una matrice 1-D. La seconda squadra, con membri dall'Australia, Germania e Russia, testato le previsioni TLL utilizzando una matrice 1D di giunzioni Josephson per esaminare l'impatto del disordine nella fisica TLL. Entrambi i team hanno pubblicato i dettagli del loro lavoro in Lettere di revisione fisica .

Capire come si comportano le particelle quantistiche in ambienti 1-D è fondamentale per creare i migliori nanofili o nanotubi di carbonio possibili. La teoria TLL offre un modo per esaminare le interazioni a molti corpi che si verificano in tali sistemi. Sfortunatamente, pochissimi aspetti della teoria sono stati testati sperimentalmente a causa della difficoltà di creare e manipolare un sistema 1-D. Ma nonostante gli ostacoli, i fisici continuano a cercare modi per dimostrare varie parti della teoria. In questi due nuovi sforzi, i gruppi di ricerca hanno escogitato due nuovi modi per testare aspetti della teoria.

In entrambi gli sforzi, i team hanno cercato di creare simulazioni che potessero dimostrare i principi della teoria TLL. Il primo ha cercato di farlo installando atomi di rubidio-87 in una matrice 1-D, intrappolandoli con un laser e poi facendoli espellere con impulsi da un altro laser. In questo modo si è creata un'onda di densità che si è propagata verso l'esterno dal centro della trappola. La natura omogenea della densità atomica dell'onda offriva un analogo di un TLL. La misurazione della densità e della velocità con cui il suono ha viaggiato nella trappola ha permesso ai ricercatori di elaborare i parametri TLL utilizzati per rappresentare le fluttuazioni quantistiche che potrebbero quindi essere confrontati con la teoria TLL.

Nella seconda fatica, il gruppo ha utilizzato materiale superconduttore per costruire una linea con giunzioni Josephson ogni 1 μm:le coppie di Cooper erano rappresentate dalle particelle quantistiche. La configurazione ha permesso di studiare il disturbo che si è verificato durante le interazioni tra particelle e di confrontarle con le previsioni risultanti dalla teoria TLL.

Nel concepire i due modi per testare gli aspetti della teoria TLL, le due squadre hanno fornito un quadro per andare avanti nella scienza che alcuni hanno suggerito potrebbe portare a stati esotici esistenti nei materiali 1-D.

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