À la surface d'une minuscule sphère, les électrons s'organisent en motifs semblables à des rides sur l'eau. Les physiciens ont remarqué depuis longtemps que cette image simple décrit avec une précision étonnante le comportement des systèmes quantiques. Mais pourquoi elle fonctionne restait un mystère. Les auteurs de ces nouveaux travaux ont élucidé le mécanisme mathématique qui se cache derrière ce modèle.
Il s'avère que les mouvements des électrons sur la sphère peuvent être décrits comme des oscillations de pendule. Si l'on regarde la sphère de loin, les motifs se fondent en vagues douces, comme des cercles à la surface d'un étang. En s'approchant, on distingue les « pas » individuels des électrons. Ces deux perspectives sont liées, et le passage de l'une à l'autre explique pourquoi le modèle est si performant.
Les travaux ont également vérifié si ces motifs pouvaient décrire la symétrie de l'espace et du temps. Il s'avère que cela n'est possible que dans le cas le plus petit, avec deux électrons. Pour des systèmes plus grands, il n'y a pas de lien direct, mais les descriptions approximatives fonctionnent quand même. Cela aide à mieux comprendre les états quantiques de la matière.
Le modèle de la « sphère floue » a été inventé pour décrire l'effet Hall quantique, un phénomène dont la découverte a valu le prix Nobel.