Una bola en una pendiente con dos hoyos normalmente rueda hacia el más cercano y se detiene. Pero si la pendiente está ligeramente deformada y "recuerda" los empujones recientes, la bola puede quedarse atascada a medio camino, en un punto estrecho del que no quiere salir. Ese mismo truco lo han hecho los físicos con la luz.
En el experimento, la luz se introducía en una cavidad óptica monomodo — básicamente, una cajita de espejos donde los fotones rebotan entre las paredes. Normalmente, el brillo de un destello decae en el tiempo de vida del fotón en la cavidad (milmillonésimas de segundo). Pero aquí los científicos añadieron una respuesta no lineal con memoria: el medio dentro de la cavidad reacciona a la luz no instantáneamente, sino con retraso, recordando el estado anterior. Debido a esto, en el espacio de fases del sistema aparece un "cuello de botella": un canal estrecho donde la dinámica se ralentiza drásticamente.
Este cuello de botella es la huella de la llamada bifurcación silla-nodo (el punto donde dos estados de equilibrio se fusionan y desaparecen). Cerca de ese punto, el sistema se "congela" en una meseta, como si la bola se quedara en una sección casi horizontal antes de rodar definitivamente. En el experimento, la meseta se observaba en la transmitancia de la cavidad: la luz no se apagaba suavemente, sino que se mantenía en un nivel constante y solo luego caía.
Es importante que el fantasma resultó ser resistente al ruido. Incluso con fuertes fluctuaciones, la luz no se desvanecía antes de tiempo. Los científicos midieron cómo el tiempo de vida del fantasma depende del tiempo de memoria y de la distancia a la bifurcación, y observaron un escalado característico, un signo de comportamiento universal. Esto significa que fantasmas similares podrían esconderse en sistemas muy diversos: desde láseres hasta redes neuronales.
El estado fantasma dura más que la luz en la cavidad en 10 000 000 000 veces. Si una bombilla normal se comportara así después de apagarla, seguiría brillando durante varios años.
En la novela "Luz" de M. John Harrison se describen "luces fantasma" que se congelan en el vacío, como un eco de este experimento.