Une balançoire qui se balance sur une colline à dents se comporte étrangement : sans impulsions, elle reste coincée dans le premier creux, mais avec des coups rythmiques, elle peut monter, descendre ou s'immobiliser. C'est exactement ce que des physiciens ont observé en plaçant une poussière dans un piège à fond en dents de scie et en la poussant alternativement avec des faisceaux laser.

Des expériences similaires avaient déjà été réalisées avec des électrons dans des cristaux ou des molécules dans des canaux étroits, mais là, la particule n'est pas visible à l'œil nu. Ici, la poussière était filmée par une caméra au-dessus, et chacun de ses pas était visible comme sur le bout des doigts. Le piège était constitué d'une plaque avec des rainures de 3 mm de profondeur et de 5 mm de période : les creux étaient abrupts d'un côté et en pente douce de l'autre. Deux lasers éclairaient en sens inverse, mais pas simultanément, l'un après l'autre, et la force de leurs impulsions variait de très faible à forte.

Quand les impulsions étaient à peine perceptibles, la poussière tremblait dans un creux et ne s'en allait pas. Dès que la lumière était renforcée, elle commençait à sauter par-dessus le bord en pente douce et courait dans un sens. Avec une force encore plus grande, elle franchissait aussi le bord abrupt, mais plus lentement, puis les déplacements dans les deux sens s'équilibraient et la particule piétinait sur place. Finalement, les impulsions devenaient si puissantes que la poussière décrochait plus souvent du côté abrupt, et elle partait dans l'autre sens. La fréquence jouait aussi un rôle : avec des commutations rapides des lasers, le mouvement vers l'avant disparaissait complètement et la particule commençait immédiatement à reculer.

Les physiciens ont construit un modèle où le potentiel du piège est représenté par une ligne brisée, et la particule a deux seuils : 0,51 pN pour la pente douce et 1,15 pN pour la pente abrupte. Le modèle a prédit exactement pour quelles forces et fréquences la particule courrait vers l'avant, s'arrêterait ou ferait demi-tour. C'est la première vérification directe d'un tel « rochet oscillant » pour une particule à faible amortissement, où le frottement ne gêne presque pas.

Désormais, la poussière-balançoire sert de référence pour tester les théories du mouvement dans les systèmes hors équilibre. Le même principe pourrait servir à trier les microparticules par taille : les plus grosses resteraient coincées là où les plus petites passent. Et même si les chaînes de production industrielles sont encore loin, une poussière sur une colline en dents de scie a déjà montré comment transformer des impulsions désordonnées en une course contrôlée.