(Phys.org) - Deux équipes de chercheurs travaillant indépendamment l'une de l'autre ont trouvé des moyens de tester des aspects de la théorie de Tomonaga-Luttinger qui décrit des particules quantiques en interaction dans des ensembles 1D dans un liquide Tomonaga-Luttinger (TLL). La première équipe, avec des membres de Chine, L'Allemagne et l'Australie ont démontré un comportement TLL avec des atomes froids dans un réseau 1D. La deuxième équipe, avec des membres d'Australie, l'Allemagne et la Russie, testé les prédictions TLL à l'aide d'un réseau 1D de jonctions Josephson pour examiner l'impact du désordre dans la physique TLL. Les deux équipes ont publié les détails de leur travail dans Lettres d'examen physique .

Comprendre comment les particules quantiques se comportent dans des environnements 1D est essentiel pour créer les meilleurs nanofils ou nanotubes de carbone possibles. La théorie TLL offre un moyen d'examiner les interactions à plusieurs corps qui se produisent dans de tels systèmes. Malheureusement, très peu d'aspects de la théorie ont été testés expérimentalement en raison de la difficulté de créer et de manipuler un système 1-D. Mais malgré les obstacles, les physiciens continuent de chercher des moyens de prouver diverses parties de la théorie. Dans ces deux nouveaux efforts, les groupes de recherche ont conçu deux nouvelles façons de tester des aspects de la théorie.

Dans les deux efforts, les équipes ont cherché à créer des simulations qui pourraient démontrer les principes de la théorie TLL. Le premier a cherché à le faire en mettant en place des atomes de rubidium-87 dans un réseau 1-D, les piéger avec un laser puis les faire éjecter avec les impulsions d'un autre laser. Cela a créé une onde de densité qui s'est propagée vers l'extérieur à partir du centre du piège. La nature homogène de la densité atomique de l'onde offrait un analogue d'une TLL. La mesure de la densité et de la vitesse à laquelle le son a voyagé dans le piège a permis aux chercheurs de déterminer les paramètres TLL utilisés pour représenter les fluctuations quantiques qui pourraient ensuite être comparées à la théorie TLL.

Dans le deuxième effort, le groupe a utilisé un matériau supraconducteur pour construire une ligne avec des jonctions Josephson tous les 1 m - les paires de Cooper étaient représentées par les particules quantiques. La configuration a permis d'étudier le désordre qui s'est produit lors des interactions de particules et de les comparer aux prédictions résultant de la théorie TLL.

En concevant les deux façons de tester les aspects de la théorie TLL, les deux équipes ont fourni un cadre pour aller de l'avant dans la science qui, selon certains, pourrait conduire à des états exotiques existant dans les matériaux 1-D.

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