Dans le monde quantique, les électrons peuvent se comporter comme des ondes. Si on leur crée des conditions particulières, ces ondes commencent à ressentir quelque chose qui ressemble à la gravité. Dans les cristaux appelés semi-métaux de Weyl, les électrons se déplacent comme s'ils étaient sans masse, et leur énergie dépend de la direction, à la manière d'un cône incliné. Lorsque l'inclinaison varie progressivement d'un point à l'autre, une frontière invisible apparaît pour l'onde électronique. C'est un analogue de l'horizon d'un trou noir. Mais ici, au lieu de la lumière et de l'espace-temps, ce sont les états électroniques et la structure interne du cristal qui sont en jeu.
Les auteurs ont comparé deux types de ces semi-métaux. Dans le premier, le paquet d'ondes — un groupe compact d'ondes électroniques — heurte l'horizon et est totalement réfléchi, comme s'il frappait un mur miroir. Dans le second, le paquet le traverse, mais non sans peine. Le plus intéressant se produit lorsque le paquet démarre avec une impulsion nulle. Il ralentit brusquement, presque se fige près de l'horizon et y passe un temps anormalement long. Ce retard a un prix : une partie de la probabilité de détecter l'électron à cet endroit disparaît tout simplement. Plus le retard est long, plus la perte est grande. Cet effet rappelle ce qui arrive à l'information près d'un véritable trou noir. Mais ici, on peut l'étudier en laboratoire en modifiant les propriétés du cristal.
Les effets d'horizon les plus forts dans ces cristaux se produisent lorsque l'électron commence son mouvement avec une impulsion nulle — c'est comme s'il tombait dans une mélasse visqueuse et restait coincé près de la frontière invisible.
Dans le roman « Blindness » de Peter Watts, des créatures extraterrestres utilisent des effets quantiques pour manipuler les horizons des événements — des expériences similaires avec les semi-métaux de Weyl pourraient être un premier pas vers la compréhension de telles technologies.