De l'eau dans une casserole qui, au lieu de bouillir, se transformerait en glace. C'est à peu près ce que font des atomes ultrafroids dans un réseau optique — un treillis cristallin de lumière qui maintient les atomes en place. Les scientifiques ont simulé ce système sur ordinateur pour comprendre comment l'ordre évolue lorsque la température augmente.
À température nulle, le système peut être superfluide (les atomes se déplacent de manière cohérente, comme une seule vague), isolant de Mott (chaque atome est piégé dans sa propre cellule), supersolide (combinaison de superfluidité et d'ordre cristallin) ou onde de densité de charge (les atomes occupent une cellule sur deux, formant un motif). La transition entre la superfluidité et l'onde de densité de charge est brutale, comme un interrupteur qui bascule, et s'accompagne d'une région de coexistence des phases.
Si l'on part d'une onde de densité de charge et que l'on chauffe, l'ordre fond simplement, sans renaissance de la superfluidité. À basse température, le système reste longtemps dans un état métastable — comme de l'eau surfondue qui ne gèle pas tant qu'on ne la secoue pas. Mais à haute température, la métastabilité disparaît et l'énergie thermique aligne elle-même les atomes en cristal.
Ce résultat rappelle que la chaleur n'est pas toujours un destructeur. Parfois, elle aide le système à trouver un état plus ordonné, dont il ne soupçonnait pas l'existence à basse température.
Un effet similaire est observé dans certains alliages : en chauffant, ils deviennent plus ordonnés, alors que d'habitude la chaleur détruit le réseau cristallin.