L'eau dans un verre semble continue, mais elle est faite de molécules. C'est un peu ainsi que les physiciens ont longtemps décrit la matière à l'intérieur d'une étoile à neutrons : comme une soupe homogène de protons et de neutrons. Mais les vraies étoiles à neutrons ne sont pas une soupe. C'est une foule dense de particules où chaque neutron sent la présence de ses voisins.

Les auteurs de cette nouvelle étude ont abandonné cette image homogène. Ils se sont appuyés sur un outil inhabituel : l'holographie. Dans l'approche holographique, les interactions fortes à l'intérieur du noyau sont décrites par la courbure d'une dimension supplémentaire, comme l'ombre d'un objet en trois dimensions sur un mur plat. Chaque baryon (proton ou neutron) apparaît comme un minuscule tourbillon – un soliton. Deux de ces tourbillons s'attirent d'une manière bien précise. Les physiciens ont calculé la force de cette attraction et ont commencé à empiler les tourbillons en un réseau cristallin – comme des oranges dans une caisse, mais selon l'ordre le plus dense, face à face.

Après avoir assemblé un tel réseau, les auteurs ont calculé l'énergie par baryon et comment la pression varie avec la densité. Ils ont calibré leur modèle sur deux points d'ancrage : la densité de saturation (quand les noyaux dans les atomes ordinaires cessent de se comprimer) et le potentiel chimique (l'énergie nécessaire pour ajouter un neutron de plus). Ensuite, ils ont ajouté au calcul la masse des pions – les particules que les baryons se renvoient comme un ballon, ce qui lie le noyau. La rigidité de la matière ainsi obtenue s'est avérée proche de la réalité, contrairement à l'approximation homogène.

Ensuite, les auteurs sont passés à la matière d'une étoile à neutrons, où protons et neutrons sont mélangés à des électrons et en équilibre. En utilisant les données connues sur l'énergie de symétrie (la différence d'énergie entre la matière purement neutronique et la matière proton-neutron), ils ont obtenu une équation d'état hybride. Avec elle, les étoiles à neutrons dans les calculs deviennent exactement ce que les télescopes à rayons X observent : un rayon d'environ 12 à 13 kilomètres pour une masse d'une fois et demie celle du Soleil. Cette approche, où la matière est assemblée à partir de baryons-tourbillons individuels, permet pour la première fois à un modèle holographique de s'accorder avec les observations.