Обычная плитка укладывается в периодический рисунок — мотив повторяется снова и снова. Но атомы, эти фундаментальные «кирпичики» вещества, демонстрируют куда более изощрённое поведение: при определённых условиях они самопроизвольно выстраиваются в сложную мозаику, где узор никогда не повторяется, — подобно старинным изразцовым панно с их непериодической, но строгой гармонией.

В недавнем эксперименте два сорта атомов охладили до состояния бозе-эйнштейновского конденсата — экзотической фазы вещества, где частицы теряют индивидуальность и описываются единой квантовой волной (это состояние было предсказано Альбертом Эйнштейном почти век назад). Затем эту квантовую жидкость заперли в перекрестье лазерных лучей, создав оптическую решётку. Когда взаимное отталкивание атомов усилили до критического порога, регистрация излучаемого света и импульсная спектроскопия выявили поразительную картину — упорядоченную структуру с вращательной симметрией восьмого порядка. Это визитная карточка квазикристалла — твёрдого тела, в котором, в отличие от обычных кристаллов, дальний порядок существует, но не является периодическим.

Классический кристалл, словно стандартные обои, построен из одинаковых элементарных ячеек, транслирующихся в пространстве. Квазикристалл же подобен мозаике Пенроуза: ни один её фрагмент не повторяется в точности, однако общий рисунок остаётся когерентным и эстетически завершённым. Эксперимент показал, что устойчивость такой атомной мозаики требует строгого баланса — равного числа атомов обоих сортов. Малейший дисбаланс концентраций разрушает непериодический узор, возвращая систему к хаосу или простой периодичности. С точки зрения энтропии, меры молекулярного беспорядка, система сначала как будто жертвует регулярностью, но затем находит термодинамически более изощрённый способ упаковки, соответствующий локальному минимуму свободной энергии. Самое поразительное: эти сложные узоры, долгое время считавшиеся лишь математической абстракцией, были впервые обнаружены в природном метеоритном веществе, а теперь их воссоздают в лаборатории, используя лишь свет и сверхнизкие температуры.