Крошечное облако атомов, охлаждённое до миллионных долей градуса выше абсолютного нуля, парит в кольцевой ловушке. Оно похоже на светящееся ожерелье, но физики заставили его жить на поверхности невидимого бублика.

С помощью лазерных лучей и микроволновых импульсов три внутренних состояния атомов связали в цикл. Это как если бы три дороги замкнули в кольцо, и атом мог переходить с одной на другую, пока не вернётся к началу. Такая скрытая петля вместе с реальным кольцом образует тор — поверхность бублика. По этому тору течёт магнитный поток, и он оставляет след: плотность атомов в кольце становится волнистой, с горбами и впадинами.

Число волн жёстко задано квантовыми правилами — это отличительная черта геометрии тора. Меняя фазу связи между состояниями, исследователи сдвигали волны, как будто перекатывали узор по бублику. Так проявляется эффект, похожий на перекачку заряда в микроэлектронике — но здесь вместо электронов сами атомы.

Эксперимент начался с цилиндра: атомы гуляли по кольцу, но скрытая петля ещё не была замкнута. Когда цикл замкнули, цилиндр превратился в тор, и волны плотности возникли сами собой. Это первый случай, когда квантовый эффект Холла удалось воспроизвести на искусственно искривлённом пространстве.

Такие «бублики» из атомов могут стать лабораторией для проверки идей о том, как ведёт себя материя в искривлённых мирах. Возможно, именно так удастся смоделировать условия вблизи чёрных дыр или в ранней Вселенной.