Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, présente le premier dispositif expérimental, parfaitement contrôlé, permettant de tester les modèles théoriques de particules artificielles «capables de se déplacer spontanément en nuées, à l'instar des sauterelles ou de certains oiseaux».

Une nouvelle branche de la physique étudie des objets qui peuvent «se mouvoir de façon indépendante quand ils sont isolés et coordonnée lorsqu'ils sont assez proches les uns des autres». «Tant qu'il s'agit d'animaux, on peut suspecter que des processus cognitifs sont à l'œuvre (même s'ils ne sont pas forcément dominants)», cependant, comme on retrouve ce phénomène chez certaines colonies de bactéries ou pour les filaments qui constituent le 'squelette' des cellules, à cette «échelle microscopique, on parle de 'matière active'».

Afin de comprendre, «uniquement avec des outils et des concepts de physique, la dynamique à grande échelle de population d'individus ou d'objets autopropulsés», des expériences ont été préparées avec comme éléments de «petites billes en plastique isolantes de 5 microns de diamètre (un dixième de l'épaisseur d'un cheveu)», qui baignent dans une huile conductrice.

Ainsi, «lorsqu'on applique un fort courant électrique, cela provoque la rotation des sphères par des phénomènes électrostatiques (effet Quincke mis en évidence par le physicien allemand éponyme à la fin du XIXe)». Il apparaît que, «tant qu'elles sont assez espacées», les billes se déplacent «dans tous les sens, indépendamment les unes des autres». Cependant, si on rajoute des billes de façon à augmenter leur densité, «un mouvement collectif, parfaitement ordonné, se met en place».

On observe que «sur un circuit, ce mouvement est rectiligne et uniforme lorsque la concentration en billes est suffisamment élevée» et on parle alors de liquide polaire. Dans le cas d'une enceinte carrée, «c'est un vortex qui se forme» avec «des différences de densité en billes qui dessinent une sorte de shuriken (étoiles métalliques utilisées par les ninjas)».

Il peut apparaître bizarre de voir un 'troupeau' de billes se former «sans qu'aucune interaction ne poussent les particules à se rapprocher», mais, en réalité, il ne faut pas négliger de prendre en compte les phénomènes de dynamique des fluides à l'œuvre: en effet, lorsque «les billes se déplacent, elles font bouger le fluide autour d'elles, ce qui influence la trajectoire de leurs voisines».