Imaginez deux équipes de maçons qui posent les briques différemment : l'une fait un appareil triangulaire, l'autre de longues bandes. Dans un gaz quantique d'atomes de dysprosium refroidi à 62 nanokelvins, des physiciens ont observé pour la première fois ces deux motifs se disputer la place. Les atomes de dysprosium sont parmi les plus magnétiques du tableau périodique ; ils se perçoivent donc à distance, comme de minuscules aimants. C'est cette interaction à longue portée qui les pousse à s'organiser en structures ordonnées.

Les chercheurs ont fait varier deux paramètres : la force de l'interaction entre atomes, contrôlée par le champ magnétique, et l'inclinaison des moments magnétiques, qu'ils ont fait pivoter de 0 à 70 degrés. Pour de petits angles d'inclinaison, les gouttelettes se rassemblaient en un réseau triangulaire – comme des bulles à la surface de l'eau. Lorsque les dipôles étaient inclinés plus fortement, les gouttelettes s'étiraient en bandes courant le long de la direction d'inclinaison. La transition entre les motifs n'était pas brutale : dans la zone intermédiaire, le paramètre d'ordre qui indique quel motif domine fluctuait fortement. La statistique de ces fluctuations était inhabituelle – elle révélait un comportement critique connu des transitions de phase, par exemple quand l'eau se transforme en vapeur.

Les deux motifs existaient aussi bien en régime supersolide, où les atomes se déplacent de manière cohérente, qu'en régime isolant, où cette cohérence se perd. Pour le vérifier, les chercheurs ont libéré le gaz du piège et observé des franges d'interférence – elles se reproduisaient d'une expérience à l'autre, comme des empreintes digitales. Auparavant, la théorie prédisait de nombreux motifs différents, mais l'expérience était en retard. Désormais, les deux principaux concurrents se rencontrent dans un même piège, ce qui ouvre la voie à l'étude de la manière dont la superfluidité s'entremêle avec la réorganisation de l'ordre cristallin. La prochaine étape : écouter comment ces structures oscillent – les solides supersolides triangulaires et en bandes devraient sonner différemment.