В ультрахолодном облаке атомов, охлаждённом почти до абсолютного нуля, возникают области с разной ориентацией спинов — собственных моментов импульса частиц, которые можно представить как крошечные магнитики. Эти области похожи на участки с разной намагниченностью, а границы между ними называют доменными стенками. Обычно такие стенки неподвижны, но в новом эксперименте они пришли в движение сами собой.

Толчком послужили спиновые токи — потоки спина, которые возникают при обменных столкновениях атомов. Если атом со спином вверх сталкивается с атомом со спином вниз, они могут обменяться ориентациями, и спин как бы перетекает от одного к другому. В результате стенка начинает ползти, как волна по стадиону, где каждый зритель встаёт и садится, передавая движение соседу. Эта аналогия упрощает картину: на самом деле речь идёт о квантовомеханическом обмене, но суть «передачи эстафеты» она передаёт верно.

Меняя угол между направлениями спинов в соседних доменах, физики управляли силой и направлением токов. В одном режиме обменные столкновения настолько сильны, что стенка замирает на месте — её удерживает когерентный «замок». В другом режиме преобладает диффузия, и стенка несётся быстро, словно санки с горки. Переход между этими режимами напоминает переключение передач в автомобиле.

Численное решение квантового уравнения Больцмана — фундаментального уравнения, описывающего поведение квантовых газов, — подтвердило: ключевой параметр — поперечные градиенты фазы. Именно они определяют, куда и как быстро поползёт стенка. Это значит, что фазой можно пользоваться как рулём для спиновых потоков.

Такой контроль открывает дорогу к атомтронике — аналогу электроники, где вместо электронов работают нейтральные атомы. Доменные стенки могли бы стать переключателями или линиями передачи в будущих квантовых схемах.