Les molécules dans un gaz ultrafroid ressemblent à des aimants qui s'attirent à distance, mais qui peuvent se coller irréversiblement lorsqu'elles se rapprochent. Cette adhésion détruit le gaz : les particules quittent le jeu, et l'on ne parvient pas à atteindre l'ordre quantique où toutes se comportent comme un tout. Les physiciens de Princeton et de Vienne ont placé une barrière invisible entre les molécules, les empêchant de s'approcher trop près. Cette barrière est un champ électrique statique, réglé de sorte que les molécules se repoussent à courte distance.
Le champ a été activé autour d'un nuage de 23Na87Rb (molécule de sodium-rubidium). Huit électrodes ont créé un champ uniforme, dont l'intensité a été ajustée près de la résonance de Förster. C'est un état où deux niveaux rotationnels de la molécule ont presque la même énergie. Lorsque cela se produit, les molécules commencent à se sentir davantage, et une colline répulsive se forme entre elles. Pour se rapprocher, les molécules devraient franchir cette colline, mais elles n'ont pas assez d'énergie pour cela.
L'effet s'est avéré puissant : les pertes par collision ont chuté de dix mille fois. Auparavant, les molécules disparaissaient si vite que le refroidissement par évaporation ne parvenait pas à amener le gaz à la température souhaitée. Désormais, en retirant les molécules les plus chaudes, les physiciens ont pu refroidir les autres jusqu'à 44 nanokelvins, soit presque le zéro absolu. Il restait 7200 molécules dans le piège, toutes dans un état quantique dégénéré, où leurs fonctions d'onde se chevauchent.
Mais le plus intéressant est apparu à la fin de l'évaporation : une gouttelette de 230 molécules s'est condensée à partir du gaz. Elle ne s'est pas dispersée, bien que rien ne la retienne. C'est une gouttelette auto-liée, semblable à une minuscule goutte d'eau en apesanteur qui tient grâce à sa propre tension superficielle. Ici, la tension est créée par les forces dipolaires entre les molécules. La gouttelette s'est avérée allongée le long du champ électrique, comme un fil.
La barrière invisible, qui protégeait d'abord le gaz de la destruction, a finalement permis à la matière de s'organiser en de nouvelles formes. Cette technique peut désormais être utilisée dans d'autres laboratoires pour atteindre plus facilement les états quantiques des molécules et étudier comment naissent les gouttelettes, les cristaux et peut-être des phases superfluides.
Une gouttelette de 230 molécules a une densité d'environ 6.3×10¹³ cm⁻³, soit des milliers de fois plus dense qu'un gaz moléculaire ultrafroid typique, et ne vit que 260 millisecondes.
Les structures filamenteuses auto-liées de molécules ultrafroides rappellent des formes exotiques de matière de la science-fiction, comme les « cristaux filamenteux » dans le roman de Greg Egan, « La Cité des permutants ».