Физики заперли облачко атомов лития в оптический резонатор — между двумя зеркалами. Свет мечется внутри, словно в эхо-комнате, многократно отражаясь, и заставляет атомы синхронно излучать. Возникает сверхизлучение — коллективное испускание фотонов, подобное хору, где отдельные голоса сливаются в единый гром.

Секрет в плотности. Слишком редкие атомы не «слышат» друг друга через общее поле излучения; слишком тесные — фермионы, частицы с полуцелым спином, подчиняющиеся принципу Паули начинают конфликтовать: принцип Pauli запрещает им занимать одно и то же квантовое состояние, словно двум певцам тянуть одинаковую ноту. Порог сверхизлучения — минимальная плотность, при которой возникает коллективный эффект — ведёт себя хитро: сначала падает с ростом числа атомов, потом, когда включается запрет Паули, снова растёт. Идеал достигается, когда расстояние между атомами сравнивается с длиной световой волны — тогда помощь соседей через общее поле сменяется давкой из-за квантовых ограничений. Другой сюрприз: атомы с разным «вращением», спином — собственным моментом импульса — расходятся волнами, чередуясь полосами, образуя пространственный узор. Управляя таким узором, можно создавать квантовые устройства с невиданной чувствительностью. А ещё сверхизлучение собирает свет в единый аккорд, в миллионы раз быстрее одиночного свечения — нестройные голоса превращаются в громогласный удар. За свечением следили методами спектроскопии — анализа спектра излучения.