إذا هززت صندوقًا مليئًا بالرمل طويلًا، ستظهر على الرمل أنماطٌ لم تكن موجودةً حين كان الصندوق ساكنًا. وهكذا هنا: أخذ الفيزيائيون سحابةً من الذرات الباردة، وحبسوها في شبكة ضوئية، وبدأوا يهزّونها دوريًا. فظهرت للذرات حالة جديدة — كالنمط الجديد على الرمل الذي لا يوجد بدون هزّ. تُسمى هذه الحالات «الأطوار الطوبولوجية» (topological phases).
في هذه الدراسة، استُخدم «محركان» بترددين مختلفين. الأول جعل الذرات تقفز بين الخلايا المتجاورة في الشبكة، بينما تحكّم الثاني في إشارة هذه القفزات — كما لو كان يغيّر اتجاه دوران المشكال. وضبط العلماء الطور بين المحركين بحيث تلتفّ «فجوتان» في الطيف الطاقي (وهما الفجوات التي يُمنع على الذرات التواجد فيها) في اتجاه واحد أو في اتجاهين متعاكسين. فعندما تُجمع الالتواءات، نحصل على طورٍ بعدد لفّات أكبر؛ وعندما تُطرح، تبقى الفجوات لكن بمؤشرات مختلفة.
ولرؤية النتيجة، أضاءوا الذرات بليزر لفترة وجيزة وراقبوا كيف تتغير حالتها الداخلية. وبهذه الطريقة، تمكنوا من قياس التواء كل فجوة على حدة. واتضح أنه يمكن ضبط عدد المرات التي تلتفّ فيها النطاق الطاقي حول محوره بدقة، فقط بتغيير الإزاحة بين الترددين.
هذا أشبه بتعلّم قيادة أوركسترا حيث يعزف كل موسيقيّ بإيقاعه الخاص، لكنهم معًا يصنعون تناغمًا. الآن أصبح لدى الفيزيائيين مقبض ضبط لإنشاء ودراسة حالات كمومية غريبة لا وجود لها في نظام هادئ أصلًا.
الذرات في هذه الشبكة تتصرف مثل الإلكترونات في البلورة، لكن يمكن تغيير الشبكة في ميلي ثانية — فقط بإدارة مقبض الليزر.