Холодное облако атомов похоже на рой светлячков, которые тянутся друг к другу. Притяжение между атомами пытается собрать их в один плотный ком. Но квантовое дрожание — неустранимое движение частиц — мешает кому схлопнуться. Когда притяжение сильное, облако разбивается на отдельные сгустки. Так рождаются солитоны — устойчивые волны, похожие на одинокий гребень, который бежит по воде и не расплывается.

В лаборатории такие сгустки получают, охлаждая атомы до температур в миллионные доли градуса выше абсолютного нуля. Атомы щелочных металлов — лития или калия — удерживают ловушками из лазерного света. Ловушку делают узкой, как трубу, чтобы атомы двигались только в одном направлении. Тогда притяжение действует вдоль трубы, и сгустки получаются вытянутыми. Они сталкиваются, проходят друг сквозь друга и снова расходятся — как два призрака, которые не могут слиться.

Недавно удалось увидеть солитоны нового типа — двумерные. Они возникают, когда ловушка не труба, а плоская тарелка. Такой солитон похож на вихрь, который закручивается и держит сам себя. Вихревые солитоны предсказывали давно, но в эксперименте их увидели только сейчас. Это важно, потому что такие вихри могут быть строительными блоками для будущих квантовых устройств.

Сгустки атомов живут недолго — доли секунды. Но за это время можно измерить, как они рождаются из квантового шума. Оказалось, что рождение сгустков — не случайный процесс, а квантовый: он начинается с крошечных флуктуаций, которые усиливаются притяжением. Это похоже на снежную лавину, которая начинается с одной снежинки, сорвавшейся с ветки.