Если толкнуть воду в узком канале слишком быстро, возникает крутая волна, которая обрушивается пеной. В мире сверххолодных атомов, охлаждённых почти до абсолютного нуля, такой волне не дают обрушиться квантовые законы. Физики взяли облако атомов рубидия, вытянутое в тонкую нить — такую систему называют квантовой жидкостью, — и резко сжали его с одного конца подвижной стенкой из света. Скорость сжатия доходила до трёх скоростей звука в этом газе — быстрее, чем распространяется любое возмущение.

В обычной жидкости при сверхзвуковом толчке образуется резкий скачок плотности — классическая ударная волна. В квантовой жидкости вместо скачка возникает волна с плавными, но крутыми краями — ударная волна, размытая квантовым дрожанием атомов. Это дрожание — прямое следствие принципа неопределённости Гейзенберга: положение частицы не может быть задано абсолютно точно, поэтому фронт волны «размазывается». Учёные измеряли плотность газа вдоль нити, делая снимки почти без разрушения облака — методом фазово-контрастной визуализации. Оказалось, что передний и задний края волны движутся с разными скоростями, а сама волна постепенно расширяется — её ширина растёт линейно со временем.

Такое поведение — визитная карточка дисперсионных ударных волн, где крутизна ограничена не вязкостью, а квантовым расплыванием. Сравнение с расчётами по методу Уизема — аналитическому подходу для описания нелинейных волн — и численным моделированием дало количественное согласие. Даже когда микроскопическая динамика отклонялась от идеально одномерной модели, крупномасштабная картина волны оставалась прежней. Это значит, что простые законы описывают сложный квантовый процесс — и их можно проверять в лаборатории с высокой точностью.