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一个诞生于1931年的量子力学预言，在接近一个世纪后终于被科学家成功实现。来自奥地利因斯布鲁克大学、荷兰阿姆斯特丹大学以及德国慕尼黑工业大学的研究团队宣布，他们首次在超冷原子气体中创造并直接观测到被称为“贝特串”（Bethe Strings）的特殊量子结构。这项成果不仅验证了德国物理学家汉斯·贝特近百年前提出的理论预测，也为研究量子多体系统提供了全新的实验平台。
贝特于1931年提出，在某些特殊量子系统中，粒子能够形成一种独特的束缚状态。这些粒子群体被称为贝特串，只能存在于一维环境中，也就是粒子只能沿着一条直线运动的系统。
与传统分子不同，贝特串并不依赖化学键维系结构，而是完全通过粒子之间的量子相互作用保持结合。正因如此，它长期被视为量子多体理论中最优美、也最难验证的预测之一。
在过去几十年里，科学家曾在固态磁性材料中间接观察到与贝特串相关的现象。但这些系统缺乏足够的可控性，研究人员难以精确调节粒子之间的相互作用。
如今，研究团队首次在超冷原子气体中成功构建贝特串，为进一步研究其性质创造了理想环境。
研究负责人之一苏迪普塔·达尔表示，贝特串几乎一个世纪前就已经出现在描述量子多体系统的数学理论中。现在，研究人员不仅能够在实验室里创造它们，还能够对其进行操控、让它们发生碰撞，并研究其令人惊讶的稳定性。
为了让贝特串得以形成，研究团队首先将铯原子冷却到仅比绝对零度高几十亿分之一度。随后，他们利用特殊装置将这些原子分配到数千根极其狭窄的微型管道中。
这些管道的作用是限制原子的运动方向，让粒子几乎只能沿一条直线移动，从而创造出理论所要求的一维量子环境。
在建立这一系统之后，研究人员调整原子之间的相互作用性质，将原本互相排斥的状态转换为互相吸引。
按照直觉，强烈吸引可能导致原子云整体坍缩。但实验发现，系统并未崩溃，而是形成了多个稳定束缚团簇。这些团簇大小各不相同，其中部分结构甚至包含六个以上粒子聚集在一起。
研究团队确认，这些特殊团簇正是汉斯·贝特1931年理论中预言的贝特串。
相比此前在固体材料中的观测，这种超冷气体实验具有明显优势。研究人员不仅可以调节粒子密度，还能够精确控制系统几何结构以及粒子之间的作用强度，从而以前所未有的自由度研究贝特串的形成和演化过程。
科学家表示，这一成果不仅是对经典量子理论的重要验证，也有助于深入理解一维量子系统中的复杂行为。
由于量子计算、量子模拟以及未来量子通信系统的发展都依赖于对多体量子现象的理解，贝特串研究有望成为相关领域的重要理论和实验基础。
从1931年的数学推导，到2026年的实验实现，这项跨越95年的科学旅程终于画上阶段性句号。而对于量子物理学界而言，这并不是终点，而是探索更加复杂量子结构的新起点。
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