(Phys.org) - Twee teams van onderzoekers die onafhankelijk van elkaar werken, hebben manieren gevonden om aspecten van de Tomonaga-Luttinger-theorie te testen die de interactie van kwantumdeeltjes in 1-D-ensembles in een Tomonaga-Luttinger-vloeistof (TLL) beschrijft. Het eerste elftal, met leden uit China, Duitsland en Australië toonden TLL-gedrag met koude atomen in een 1-D-array. Het tweede elftal, met leden uit Australië, Duitsland en Rusland, TLL-voorspellingen getest met behulp van een 1-D-array van Josephson-juncties om te kijken naar de impact van wanorde in de TLL-fysica. Beide teams hebben details van hun werk gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Begrijpen hoe kwantumdeeltjes zich gedragen in 1-D-omgevingen is van cruciaal belang voor het maken van de best mogelijke nanodraden of koolstofnanobuizen. De TLL-theorie biedt een manier om te kijken naar de veel-lichaamsinteracties die in dergelijke systemen plaatsvinden. Helaas, zeer weinig aspecten van de theorie zijn experimenteel getest vanwege de moeilijkheid om een ​​1-D-systeem te creëren en te manipuleren. Maar ondanks de hindernissen, natuurkundigen blijven zoeken naar manieren om verschillende delen van de theorie te bewijzen. In deze twee nieuwe pogingen, de onderzoeksgroepen hebben twee nieuwe manieren bedacht om aspecten van de theorie te testen.

Bij beide pogingen de teams probeerden simulaties te maken die de principes van de TLL-theorie konden demonstreren. De eerste probeerde dit te doen door rubidium-87-atomen in een 1-D-array op te zetten, door ze te vangen met een laser en ze vervolgens te laten uitwerpen met pulsen van een andere laser. Hierdoor ontstond een dichtheidsgolf die zich naar buiten voortplantte vanuit het midden van de val. De homogene aard van de atomaire dichtheid van de golf bood een analoog van een TLL. Door de dichtheid en de snelheid waarmee geluid in de val reisde te meten, konden de onderzoekers TLL-parameters berekenen die werden gebruikt om kwantumfluctuaties weer te geven, die vervolgens konden worden vergeleken met de TLL-theorie.

Bij de tweede poging de groep gebruikte supergeleidend materiaal om elke 1 μm een ​​lijn te bouwen met Josephson-overgangen - de Cooper-paren werden weergegeven door de kwantumdeeltjes. De opstelling maakte het mogelijk om de stoornis te bestuderen die zich voordeed tijdens deeltjesinteracties en deze te vergelijken met voorspellingen die het gevolg zijn van de TLL-theorie.

Bij het bedenken van de twee manieren om aspecten van de TLL-theorie te testen, de twee teams hebben een raamwerk geboden om vooruitgang te boeken in de wetenschap, waarvan sommigen hebben gesuggereerd dat dit zou kunnen leiden tot exotische toestanden in 1-D-materialen.

© 2017 Fys.org