Cinq atomes de calcium chargés flottent dans un piège, maintenus par des champs électriques. Le refroidissement laser leur retire l'excès d'énergie, et ils s'alignent en une minuscule pyramide à base carrée. Mais cette pyramide ne reste pas en place : de temps en temps, elle se retourne, comme si quelqu'un la lançait en l'air et la rattrapait la tête en bas.
La vitesse des retournements dépend de la facilité avec laquelle les ions franchissent la barrière d'énergie. Pour cinq ions identiques, la barrière est basse, car les ions sont indiscernables : n'importe lequel peut se retrouver au sommet. Mais si l'on remplace l'ion du sommet par un isotope plus lourd du calcium, le tableau change. L'ion lourd ne peut plus échanger sa place avec les ions légers aussi facilement, et la pyramide se retourne beaucoup moins souvent.
Le même effet est connu en chimie : si l'on remplace un atome dans une molécule par un isotope plus lourd, la réaction ralentit. Ici, c'est la même chose, mais à l'échelle de quelques ions piégés. Cela ouvre la voie à l'étude des mouvements collectifs dans des systèmes où la symétrie et la distinction entre particules sont importantes.
Le retournement de la pyramide de cinq ions évoque un parapluie qui se retourne sous une rafale de vent : d'abord le dôme s'enfonce vers l'intérieur, puis il se redresse brusquement dans l'autre sens.