Физическая система, в которой частицы ограничены движением вдоль одной линии или цепочки.Одномерная система — это физическая установка, в которой частицы или возбуждения ограничены движением вдоль одной линии или цепочки, а не свободно в двух или трёх измерениях. Это ограничение кардинально меняет поведение системы, часто приводя к явлениям, не имеющим прямых аналогов в более высоких измерениях. Например, в одном измерении движение частиц сильно ограничено, что может приводить к возникновению коллективных поведений, таких как разделение спина и заряда у электронов, или к разрушению квазичастичной картины, которая так хорошо работает в трёх измерениях.
Теоретическая основа была заложена в 1960-х годах Сиднеем Коулманом и другими, которые разработали технику бозонизации. Концепция получила дальнейшую известность с открытием модели Томонаги — Латтинджера, которая описывает универсальное низкоэнергетическое поведение взаимодействующих одномерных систем.
В одномерной системе уменьшенная пространственная свобода означает, что частицы не могут обойти друг друга без взаимодействия. Это приводит к сильным корреляциям, когда состояние одной частицы тесно связано с состоянием всех остальных. Математическое описание часто включает бозонизацию — технику, которая отображает взаимодействующие фермионы в 1D на свободные бозоны, делая задачу разрешимой. Ключевым следствием является то, что элементарные возбуждения — это не отдельные частицы, а коллективные волны, такие как волны плотности или спиновые волны, которые распространяются вдоль цепочки.
Одномерные системы реализуются в углеродных нанотрубках, полупроводниковых нанопроволоках и ловушках для холодных атомов, и изучаются на предмет их потенциала в квантовых вычислениях и наноэлектронике.
В одномерной системе концепция «квазичастицы» как хорошо определённого возбуждения разрушается, и вместо этого система описывается отдельными спиновыми и зарядовыми волнами, которые распространяются с разными скоростями.
