Noventa anos atrás, o físico Hans Bethe postulou que padrões incomuns, as chamadas cordas Bethe, aparecem em certos sólidos magnéticos. Agora, uma equipe internacional conseguiu detectar experimentalmente essas cordas Bethe pela primeira vez. Eles usaram experimentos de espalhamento de nêutrons em várias instalações de nêutrons, incluindo o ímã de alto campo exclusivo de BER II em HZB. Os dados experimentais estão em excelente acordo com a previsão teórica de Bethe, e provar mais uma vez o poder da física quântica.

O arranjo regular dos átomos em um cristal permite interações complexas que podem levar a novos estados da matéria. Alguns cristais têm interações magnéticas em apenas uma dimensão, ou seja, eles são magneticamente unidimensionais. Se, além do que, além do mais, momentos magnéticos sucessivos estão apontando em direções opostas, o cristal compreende um antiferroímã unidimensional. Hans Bethe descreveu este sistema pela primeira vez teoricamente em 1931, também prevendo a presença de excitações de cordas de dois ou mais momentos consecutivos apontando em uma direção, as chamadas cordas Bethe.

Contudo, esses estados das cordas não puderam ser observados em condições experimentais normais porque são instáveis ​​e obscurecidos por outras características do sistema. O truque usado neste artigo é isolar as cordas aplicando um campo magnético.

Agora, uma cooperação internacional em torno da física do HZB Bella Lake e seu colega Anup Bera foi capaz de identificar e caracterizar experimentalmente as cordas Bethe em um sólido real pela primeira vez. A equipe fez cristais de SrCo ₂ V ₂ O ₈ , que é um antiferroímã unidimensional do sistema modelo. Apenas os átomos de cobalto têm momentos magnéticos, todos eles estão alinhados ao longo de uma direção e os momentos adjacentes se cancelam.

Na fonte de nêutrons de Berlim BER II, foi possível investigar a amostra com nêutrons sob campos magnéticos extremamente altos de até 25,9 Tesla. A partir dos dados, os físicos obtiveram um diagrama de fase da amostra em função do campo magnético, e também mais informações sobre os padrões magnéticos internos, o que poderia ser comparado com a ideia de Bethe que foi quantificada por um grupo teórico liderado por Jianda Wu.

"Os dados experimentais estão em excelente acordo com a teoria, "diz a Prof. Bella Lake." Fomos capazes de identificar claramente duas e até três cadeias de cordas Bethe e determinar sua dependência energética. Esses resultados nos mostram mais uma vez como a física quântica funciona fantasticamente bem. "