À une température de 0,1 K — soit trois dixièmes de degré au-dessus du zéro absolu — la matière cesse d'obéir aux règles habituelles. L'hélium devient superfluide : il s'écoule sans frottement, s'infiltre à travers les fissures et se comporte comme un seul liquide quantique géant. Voir ce qui se passe à l'intérieur d'un tel froid est un défi à la limite du possible.

Les scientifiques ont construit un dispositif qui relève ce défi directement. À l'intérieur d'un cryostat — une sorte de thermos pour froid extrême — se trouve une plateforme rotative équipée d'une caméra. La lumière des lasers est acheminée par fibre optique, et l'image est transmise à travers un faisceau de cent mille fibres optiques. La résolution est d'environ 30 micromètres, soit de quoi distinguer des détails de la taille d'un cheveu humain fin.

Dans l'une des expériences, des particules luminescentes — de 1 à 6 micromètres de diamètre — ont été injectées dans l'hélium liquide. Elles étaient éjectées de la surface d'un cristal piézoélectrique par des oscillations brèves à une fréquence d'un million de fois par seconde. La caméra a enregistré les trajectoires des particules à une vitesse allant jusqu'à 990 images par seconde.

Ce type de prise de vue permet d'observer comment les vortex quantiques — de minuscules tourbillons — interagissent avec les particules. C'est un peu comme si, dans une eau parfaitement calme, des entonnoirs invisibles apparaissaient soudainement, entraînant tout ce qui les entoure. Auparavant, ces processus étaient étudiés indirectement ; désormais, on peut les observer en direct.

Ce dispositif ouvre la voie à l'étude de la turbulence quantique — l'un des domaines les plus mystérieux de la physique. Comprendre comment l'énergie se transfère des grands vortex aux petits dans un milieu superfluide pourrait éclairer les processus dans les étoiles à neutrons et même dans l'Univers primordial.