قدر من الحساء تُرك على الموقد وبرد حتى وصل إلى درجة حرارة الغرفة. يبدو أن كل شيء قد سكن. لكن إذا نظرت إلى الداخل بعدسة مكبرة كمومية، ستجد أن جزيئات الماء لم تتجمد، بل تواصل رقصتها. فقط أصبحت هذه الرقصة منتظمة بدلاً من أن تكون عنيفة كما كانت عند الغليان. العلماء في الدراسة الجديدة بنوا نموذجًا يُظهر أن الطريق إلى هذا التوازن يسلكه التسوية الكلاسيكية والاهتزازات الكمومية عبر مسارات مختلفة.
قدّم المؤلفون طاقة النظام كسلم، حيث تمثل كل درجة مستوى طاقة محددًا. تقفز الجسيمات من درجة إلى أخرى، مثل قطرات الماء التي تندمج تارة وتتناثر تارة أخرى. في النسخة الكلاسيكية، تؤدي هذه القفزات بسرعة إلى امتلاء جميع الدرجات بشكل متساوٍ — وهو التوازن الحراري الذي يوصف بتوزيع غيبس (قانون عالمي لدرجة الحرارة والطاقة).
لكن عندما تدخل التأثيرات الكمومية على الخط، تتغير الصورة. يمكن للجسيمات الكمومية أن تتواجد على عدة درجات في نفس الوقت — وهذا ما يسمى بالترابط (تماسك الحالات). اتضح أن الترابط لا يمنع الجسيمات من ملء الدرجات وفقًا للقانون الكلاسيكي. ومع ذلك، فإن النظام الكمومي نفسه لا يتجمد: فهو يستمر في الاهتزاز، وهذا الاهتزاز لا يختفي حتى في حالة التوازن التام. أطلق المؤلفون على هذا التأثير اسم "توازن بلا تقارب".
لقياس هذا الانحراف عن السكون الكلاسيكي، أدخل العلماء مفهوم المسافة الحرارية — وهي مدى بُعد الحالة الكمومية عن توزيع غيبس المثالي. هذه المسافة لا تصل أبدًا إلى الصفر، لكن يمكن تقديرها بدقة. يشبه ذلك بندول الساعة: فهو يتأرجح حول وضع التوازن لكنه لا يتوقف أبدًا عند النقطة السفلية. حتى في أكثر حالاته هدوءًا، يظل العالم الكمومي حيًا.
حتى في برد الفضاء السحيق، حيث تقترب درجة الحرارة من الصفر المطلق، تستمر الذرات في الاهتزاز — وهذا ما يسمى بالاهتزازات الصفرية، وهي تمنع المادة من التجمد تمامًا.