Два танцора на одной сцене: треугольник и полоса. В квантовом газе из атомов диспрозия, охлаждённом до 62 нанокельвинов, эти две пространственные структуры впервые столкнулись в одном эксперименте. Газ удерживается в ловушке, похожей на доску для сёрфинга, и атомы в нём — одни из самых магнитных в таблице Менделеева. Их магнитные моменты в десять раз сильнее, чем у обычных щелочных атомов, поэтому атомы чувствуют друг друга на расстоянии, как крошечные магнитики. Это дальнодействие и порождает порядок.

Физики меняли два параметра: силу контактного взаимодействия, управляя магнитным полем через резонанс Фешбаха, и наклон диполей, поворачивая их от 0 до 70 градусов. При малых углах наклона атомы собирались в треугольную решётку капель — как пузырьки на поверхности воды. Когда диполи наклоняли сильнее, картина менялась: капли вытягивались в полосы, бегущие вдоль направления наклона. Переход между двумя узорами не был резким. В промежуточной области параметр порядка R — отношение амплитуд двух главных пиков в спектре мощности — показывал усиленные флуктуации. Статистика этих флуктуаций отклонялась от гауссовой, что указывает на критическое поведение, знакомое по фазовым переходам в других системах.

Обе структуры существовали и в сверхтвёрдом режиме, когда фазы атомов согласованы, и в изолирующем, когда когерентность теряется. Диапазон фазовой когерентности по длине рассеяния составил около пяти боровских радиусов — это расстояние, на котором атомы ещё «чувствуют» общую квантовую волну. Снимки после свободного расширения показывали интерференционные полосы, воспроизводимые от опыта к опыту, — так проверяли, что сверхтекучесть не исчезла при смене узора. Раньше теория предсказывала богатую фазовую диаграмму с сотами и другими структурами, но эксперимент отставал. Теперь два главных конкурента встретились в одной ловушке.

Два танцора на сцене больше не танцуют поодиночке. Их соперничество открывает путь к изучению того, как сверхтекучие свойства переплетаются с перестройкой кристаллического порядка. Следующий шаг — послушать музыку их коллективных возбуждений: треугольные и полосовые сверхтвёрдые тела должны звучать по-разному. Возможно, в этих различиях скрыт ключ к пониманию конкурирующих порядков в квантовых жидкостях и сложных материалах.