Слабый луч лазера падает на крошечную конструкцию — гибридную полость из металла и стекла. Внутри заперта всего одна светящаяся молекула. Обычно такой свет лишь слегка меняет цвет, рассеиваясь на тепловых колебаниях атомов. Но здесь физики настроили лазер так, что молекула оказалась на пороге насыщения: она почти ослеплена, но ещё способна поглощать фотоны.
В этот момент произошло неожиданное. Линии рассеянного света — стоксовы и антистоксовы компоненты (сдвинутые в красную и фиолетовую стороны спектра) — разошлись гораздо сильнее обычного. Свет и механическая дрожь молекулы вступили в сильную оптомеханическую связь. Световой луч стал как чуткий молоточек, который не просто слушает, а ощущает упругость невидимой пружинки — колебаний химических связей.
Авторы пошли дальше и рассчитали корреляции фотонов второго порядка — меру «слаженности» приходящих световых частиц. Оказалось, что рассеянный свет приобретает неклассические черты: фотоны перестают вести себя независимо, как случайные прохожие. Их совместное поведение выдаёт ангармонизм (отклонение от простой упругости) колебаний молекулы. Гибридная полость превращает обычный рамановский сигнал в оптический стетоскоп, способный различить, насколько реальная связь жёстче идеальной пружинки.
Одна молекула красителя при насыщении может переизлучать до миллиона фотонов в секунду — достаточно, чтобы заметить дрожь атомов с амплитудой в десять тысяч раз меньше диаметра самой молекулы.