Un orchestre sans chef : chaque musicien s'accorde sur son voisin, et une mélodie harmonieuse naît ainsi. Dans le monde des aimants microscopiques, le rôle de cet orchestre est tenu par une minuscule bille de néodyme qui flotte au-dessus d'un film supraconducteur. Ses oscillations, si on les excite correctement, s'assemblent en un spectre ordonné de plusieurs dizaines de fréquences équidistantes, comme les dents d'un peigne.

Jusqu'à récemment, ces aimants en lévitation n'étaient étudiés que dans des régimes très simples : leurs oscillations s'amortissaient ou s'amplifiaient sur une seule fréquence. Mais la non-linéarité du piège magnétique recèle bien d'autres possibilités. Lorsque deux types d'oscillations de translation (le long du film et perpendiculairement à celui-ci) sont excités simultanément à la fréquence somme, ils se mettent à se mélanger, engendrant une cascade de nouvelles fréquences. Ce processus ressemble à la façon dont deux voix dans une chorale produisent des harmoniques qu'aucun des chanteurs ne possède seul.

Puis un troisième musicien est entré en scène : le mode de libration, c'est-à-dire l'oscillation de l'aimant autour de son axe d'aimantation. Sa fréquence propre est six fois plus basse, et lorsque la cinquième harmonique du peigne a coïncidé avec le double de la fréquence de libration, celle-ci s'est excitée et synchronisée avec les autres. Le spectre s'est enrichi d'une structure fine : il compte désormais plus de soixante dents, espacées les unes des autres de seulement un demi-kilohertz. Le facteur de qualité des oscillations atteint 2,95×10⁵, ce qui signifie qu'après l'arrêt du pompage, l'amplitude décroît d'un facteur e en presque trois secondes.

Une telle génération multifréquence rappelle le fonctionnement d'un peigne laser, mais en mécanique : au lieu d'ondes lumineuses, ce sont les oscillations d'un minuscule aimant. Chaque raie du spectre est liée en phase à ses voisines, comme les dents d'un même peigne, et le décalage de l'une d'elles est détectable avec une grande précision. Cela ouvre la voie à des capteurs ultrasensibles de champs magnétiques et de forces : la moindre influence extérieure décalera plusieurs raies à la fois, et ce décalage sera clairement visible.

L'orchestre sans chef s'est révélé capable non seulement de jouer en mesure, mais aussi de créer de nouvelles harmonies. À l'avenir, si l'on refroidit l'aimant jusqu'au régime quantique, ses oscillations pourraient servir de base à l'informatique quantique et à des mesures d'une précision extrême. En attendant, cette petite bille en lévitation montre comment la non-linéarité, d'abord perçue comme une gêne, devient un outil pour créer de l'ordre à partir du chaos.