(Phys.org) —Duas equipes de pesquisadores trabalhando independentemente uma da outra encontraram maneiras de testar aspectos da teoria de Tomonaga – Luttinger que descreve partículas quânticas em interação em conjuntos 1-D em um líquido de Tomonaga – Luttinger (TLL). A primeira equipe, com membros da China, Alemanha e Austrália demonstraram comportamento TLL com átomos frios em uma matriz 1-D. A segunda equipe, com membros da Austrália, Alemanha e Rússia, testou as previsões de TLL usando uma matriz 1-D de junções Josephson para observar o impacto da desordem na física de TLL. Ambas as equipes publicaram detalhes de seu trabalho em Cartas de revisão física .

Compreender como as partículas quânticas se comportam em ambientes 1-D é fundamental para a criação dos melhores nanofios ou nanotubos de carbono possíveis. A teoria TLL oferece uma maneira de examinar as interações entre muitos corpos que ocorrem em tais sistemas. Infelizmente, muito poucos aspectos da teoria foram testados experimentalmente devido à dificuldade de criar e manipular um sistema 1-D. Mas apesar dos obstáculos, os físicos continuam procurando maneiras de provar várias partes da teoria. Nestes dois novos esforços, os grupos de pesquisa desenvolveram duas novas maneiras de testar aspectos da teoria.

Em ambos os esforços, as equipes procuraram criar simulações que pudessem demonstrar os princípios da teoria TLL. O primeiro procurou fazer isso configurando átomos de rubídio-87 em uma matriz 1-D, prendê-los com um laser e, em seguida, fazer com que fossem ejetados com pulsos de outro laser. Isso criou uma onda de densidade que se propagou para fora do centro da armadilha. A natureza homogênea da densidade atômica da onda ofereceu um análogo de um TLL. Medir a densidade e a velocidade que o som viajou na armadilha permitiu aos pesquisadores trabalhar os parâmetros TLL usados ​​para representar as flutuações quânticas que poderiam então ser comparadas com a teoria TLL.

No segundo esforço, o grupo usou material supercondutor para construir uma linha com junções Josephson a cada 1 μm - os pares de Cooper eram representados pelas partículas quânticas. A configuração permitiu estudar a desordem que ocorreu durante as interações de partículas e compará-los com as previsões que resultaram da teoria TLL.

Ao conceber as duas maneiras de testar aspectos da teoria TLL, as duas equipes forneceram uma estrutura para avançar na ciência que alguns sugeriram que poderia levar a estados exóticos existentes em materiais 1-D.

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