भौतिकविदों ने एक क्वांटम घटना के नए प्रमाण खोजे, जिसकी भविष्यवाणी 1931 में भौतिक विज्ञानी हंस बेटहे ने की थी: परमाणुओं के समूहों का बनना जो एक इकाई के रूप में व्यवहार करते हैं, जिन्हें बेटहे स्ट्रैंड्स कहा जाता है।
इस घटना का अध्ययन करने के लिए, टीम ने सीज़ियम परमाणुओं को परम शून्य के करीब तापमान तक ठंडा किया और उन्हें अत्यंत संकीर्ण ट्यूबों में सीमित किया। मापों से कम से कम छह परमाणुओं से बने समूहों की उपस्थिति का पता चला, हालांकि वे अभी भी इन संरचनाओं के अस्तित्व को निर्णायक रूप से साबित नहीं करते हैं।
बेटहे की भविष्यवाणी भौतिक प्रणालियों के क्वांटम व्यवहार और चुंबकत्व के साथ उनके संबंध पर शोध के परिणामस्वरूप उभरी। उनके गणनाओं ने सुझाव दिया कि कण सामूहिक गुणों के साथ समूह बना सकते हैं, जो बाद में परमाणु प्रणालियों में अध्ययन का विषय बन गया।
इस परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दसियों हज़ार सीज़ियम परमाणुओं के साथ काम किया, जिन्हें लगभग परम शून्य तक ठंडा किया गया था। ऐसी परिस्थितियों में, उन्होंने बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनाया - एक ऐसी स्थिति जहां कण एक ही क्वांटम अवस्था साझा करते हैं।
लेजर बीम ने सामग्री को हजारों संकीर्ण ट्यूबों में विभाजित कर दिया, जिनमें परमाणु एक पंक्ति में व्यवस्थित हो गए। टीम ने चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके कणों के बीच की परस्पर क्रिया को भी नियंत्रित किया, जिससे जुड़े हुए समूहों के निर्माण के लिए अनुकूल परिस्थितियां बनीं।
इस विन्यास ने एक आयाम में परमाणुओं के व्यवहार का अध्ययन करने की अनुमति दी, जिससे वे एक दूसरे से होकर नहीं गुजर सके। यूनिवर्सिटी ऑफ इन्सब्रुक के भौतिक विज्ञानी और अध्ययन के सह-लेखक, हंस-क्रिस्टोफ नैगरल ने इस व्यवस्था की तुलना मोतियों की माला से की: परमाणु धागे पर मोतियों की तरह व्यवस्थित होते हैं।
शोधकर्ताओं ने सीधे बेटहे स्ट्रैंड्स का अवलोकन नहीं किया। इसके बजाय, उन्होंने विभिन्न परिस्थितियों में विस्तार के दौरान परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा की तुलना करके उनकी उपस्थिति के संकेतों का अध्ययन किया।
जब गति ट्यूबों से सीमित थी, तो समूह जुड़े रहे। हालांकि, तीन आयामों में विस्तार से इन संरचनाओं का विघटन हुआ, जिससे गति के रूप में ऊर्जा मुक्त हुई। इन दोनों स्थितियों के बीच का अंतर परमाणुओं के बीच बंधन की ताकत के बारे में सुराग प्रदान करता है।
मापों ने लगभग तीन गुना अधिक ऊर्जा की मात्रा दिखाई, जो त्रि-आयामी विस्तार के दौरान थी। डेटा कम से कम छह परमाणुओं के समूहों का संकेत देते थे और सैद्धांतिक मॉडल की भविष्यवाणियों के अनुरूप थे। फिर भी, यह एक अप्रत्यक्ष प्रमाण है: परिणाम संरचनाओं के स्पष्ट अवलोकन के समतुल्य नहीं है।
प्रयोग चुनौतियों का भी सामना करना पड़ा। समूह सामान्य सीज़ियम अणुओं में विघटित होने से पहले थोड़े समय के लिए मौजूद हो सकते हैं। सबसे कम तापमान पर किए गए प्रयासों में, टीम ने लगभग 40% परमाणु खो दिए।
लाइव साइंस को दिए गए साक्षात्कार में, नैगरल ने परिणामों की व्याख्या करते समय सावधानी बरतने की आवश्यकता पर जोर दिया: 'यह तथ्य कि सिद्धांत उसके डेटा से मेल खाता है, यह सबूत नहीं है कि कुछ मौजूद है।'
अध्ययन के केंद्रीय पहलुओं में से एक: नेचर कम्युनिकेशंस पत्रिका में प्रकाशित यह अध्ययन बेटहे स्ट्रैंड्स के अध्ययन में प्रमाण जोड़ता है, लेकिन एक मौलिक प्रश्न खुला छोड़ देता है: यह प्रदर्शित करना कि क्या सिद्धांत द्वारा अनुमानित समूह देखे जा सकने वाले वातावरण में बनते हैं और बने रहते हैं।