Un nuage froid d'atomes ressemble à un essaim de lucioles qui se tirent les unes vers les autres. L'attraction entre les atomes tente de les rassembler en une boule compacte. Mais le frémissement quantique — le mouvement irréductible des particules — empêche la boule de s'effondrer. Lorsque l'attraction est forte, le nuage se fragmente en amas distincts. Ainsi naissent les solitons — des ondes stables, semblables à une crête solitaire qui court sur l'eau sans s'étaler.

En laboratoire, on obtient ces amas en refroidissant des atomes à des températures de l'ordre du millionième de degré au-dessus du zéro absolu. Des atomes de métaux alcalins — lithium ou potassium — sont piégés par des pièges de lumière laser. On façonne le piège comme un tube étroit, afin que les atomes ne se déplacent que dans une seule direction. L'attraction agit alors le long du tube, et les amas s'allongent. Ils entrent en collision, se traversent mutuellement, puis se séparent à nouveau — comme deux fantômes qui ne peuvent pas fusionner.

Récemment, on a réussi à observer des solitons d'un nouveau type — bidimensionnels. Ils apparaissent lorsque le piège n'est pas un tube mais une assiette plate. Un tel soliton ressemble à un tourbillon qui s'enroule et se maintient lui-même. Les solitons tourbillonnaires étaient prédits depuis longtemps, mais on ne les a vus en expérience que maintenant. C'est important, car ces tourbillons pourraient être des briques élémentaires pour de futurs dispositifs quantiques.

Les amas d'atomes ne vivent pas longtemps — quelques fractions de seconde. Mais pendant ce temps, on peut mesurer comment ils naissent du bruit quantique. Il s'avère que la naissance des amas n'est pas un processus aléatoire, mais quantique : elle commence par de minuscules fluctuations qui sont amplifiées par l'attraction. Cela ressemble à une avalanche de neige qui démarre avec un seul flocon tombant d'une branche.