Dans un nuage d'atomes ultrafroid, refroidi à une température proche du zéro absolu, apparaissent des régions avec des orientations de spin différentes — comme des zones avec des aimantations différentes. Les frontières entre elles sont appelées parois de domaines. Habituellement, elles sont immobiles, mais dans cette expérience, les parois se sont mises en mouvement d'elles-mêmes.
Le déclencheur a été les courants de spin — des flux de spin qui naissent lors de collisions d'échange entre atomes. Si un atome avec un spin vers le haut entre en collision avec un atome dont le spin est vers le bas, ils peuvent échanger leurs orientations, et le spin semble s'écouler de l'un à l'autre. En conséquence, la paroi commence à ramper, comme une vague dans un stade où chaque spectateur se lève et s'assoit, transmettant le mouvement à son voisin.
En modifiant l'angle entre les directions des spins dans les domaines voisins, les physiciens ont contrôlé la force et la direction des courants. Dans un régime, les collisions d'échange sont si fortes que la paroi se fige sur place — un « verrou » cohérent la retient. Dans un autre régime, la diffusion prédomine, et la paroi file rapidement, comme un traîneau dévalant une pente. La transition entre ces régimes rappelle le changement de vitesse dans une voiture.
La résolution numérique de l'équation quantique de Boltzmann a confirmé que le paramètre clé est le gradient transverse de la phase. Ce sont eux qui déterminent où et à quelle vitesse la paroi se déplacera. Cela signifie que la phase peut être utilisée comme un volant pour les flux de spin.
Un tel contrôle ouvre la voie à l'atomtronique — l'équivalent de l'électronique, mais où des atomes neutres remplacent les électrons. Les parois de domaines pourraient devenir des interrupteurs ou des lignes de transmission dans les futurs circuits quantiques.
Les parois de domaines dans un gaz ultrafroid peuvent vivre plus d'une seconde — à l'échelle du micromonde, c'est une éternité.
Dans le roman de Greg Egan « La Cité des permutants », les états quantiques sont utilisés comme supports d'information ; ici, les parois de domaines pourraient devenir des cellules mémoire.