(Phys.org) —Dos equipos de investigadores que trabajan independientemente unos de otros han encontrado formas de probar aspectos de la teoría de Tomonaga-Luttinger que describe la interacción de partículas cuánticas en conjuntos 1-D en un líquido Tomonaga-Luttinger (TLL). El primer equipo con miembros de China, Alemania y Australia demostraron el comportamiento de TLL con átomos fríos en una matriz 1-D. El segundo equipo, con miembros de Australia, Alemania y Rusia, probó las predicciones de TLL utilizando una matriz 1-D de uniones de Josephson para observar el impacto del desorden en la física de TLL. Ambos equipos han publicado detalles de su trabajo en Cartas de revisión física .

Comprender cómo se comportan las partículas cuánticas en entornos 1-D es fundamental para crear los mejores nanocables o nanotubos de carbono posibles. La teoría TLL ofrece una forma de analizar las interacciones de muchos cuerpos que ocurren en tales sistemas. Desafortunadamente, muy pocos aspectos de la teoría se han probado experimentalmente debido a la dificultad de crear y manipular un sistema 1-D. Pero a pesar de los obstáculos, Los físicos continúan buscando formas de probar varias partes de la teoría. En estos dos nuevos esfuerzos, los grupos de investigación han ideado dos nuevas formas de probar aspectos de la teoría.

En ambos esfuerzos, los equipos buscaron crear simulaciones que pudieran demostrar los principios de la teoría TLL. El primero trató de hacerlo estableciendo átomos de rubidio-87 en una matriz 1-D, atrapándolos con un láser y luego haciendo que sean expulsados ​​con pulsos de otro láser. Al hacerlo, se creó una onda de densidad que se propagó hacia afuera desde el centro de la trampa. La naturaleza homogénea de la densidad atómica de la onda ofrecía un análogo de TLL. Medir la densidad y la velocidad a la que viajaba el sonido en la trampa permitió a los investigadores calcular los parámetros TLL utilizados para representar fluctuaciones cuánticas que luego podrían compararse con la teoría TLL.

En el segundo esfuerzo, el grupo utilizó material superconductor para construir una línea con las uniones de Josephson cada 1 μm; los pares de Cooper estaban representados por las partículas cuánticas. La configuración permitió estudiar el trastorno que se produjo durante las interacciones de las partículas y compararlas con las predicciones que han resultado de la teoría TLL.

Al diseñar las dos formas de probar aspectos de la teoría TLL, los dos equipos han proporcionado un marco para avanzar en la ciencia que algunos han sugerido que podría conducir a estados exóticos existentes en materiales 1-D.

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