Вода в кастрюле при нагреве не закипает, а превращается в лёд. Примерно так ведут себя ультрахолодные атомы в оптической решётке — световой кристаллической сетке, удерживающей атомы на местах. Учёные смоделировали эту систему на компьютере, чтобы понять, как меняется порядок при повышении температуры.

В нуле температуры система может быть сверхтекучей (атомы движутся согласованно, как единая волна), моттовским изолятором (каждый атом заперт в своей ячейке), сверхтвёрдой (сочетание сверхтекучести и кристаллического порядка) или волной зарядовой плотности (атомы занимают через одну ячейку, образуя узор). Переход между сверхтекучестью и волной зарядовой плотности резкий, как щелчок выключателя, и сопровождается областью сосуществования фаз.

Если же начать с волны зарядовой плотности и нагревать, то порядок просто плавно тает, без возрождения сверхтекучести. При низких температурах система долго остаётся в метастабильном состоянии — как переохлаждённая вода, которая не замерзает, пока её не встряхнут. Но при высоких температурах метастабильность исчезает, и тепловая энергия сама выстраивает атомы в кристалл.

Этот результат напоминает, что тепло — не всегда разрушитель. Иногда оно помогает системе найти более упорядоченное состояние, о котором при низкой температуре она и не подозревала.