يُخرج الضوء إلكترونات من البلورة، فتنطلق نحو الكاشف كالسهام نحو الهدف. من مساراتها، يستعيد الفيزيائيون كيف كانت الإلكترونات تعيش داخل المادة: بكم الطاقة، وفي أي اتجاه كانت تتحرك. ولكن بمجرد تشغيل مجال مغناطيسي، تنحني المسارات. تبدأ السهام بالانحراف، ويتحول الهدف إلى مرآة مشوهة، وتصبح الصورة ضبابية.

واجهت هذه المشكلة مجموعة من الباحثين عندما أضافوا ملفًا لولبيًا صغيرًا إلى جهاز ARPES الخاص بهم. ARPES هي تقنية تقيس طاقة وزخم الإلكترونات المقذوفة بالضوء. كان الملف اللولبي يولّد مجالًا مغناطيسيًا يصل إلى 10 ميلي تسلا، أي أضعف بنحو مئتي مرة من مجال مغناطيس الثلاجة. ولكن حتى هذا المجال الضعيف كان يشوه مسارات الإلكترونات بشكل ملحوظ، مما جعل الأطياف تفقد حدتها.

لم يكن الحل في إزالة المجال، بل في حساب تأثيره وتصحيح الصورة. قام الفيزيائيون بنمذجة مسارات الإلكترونات في المجال المغناطيسي باستخدام برنامج حاسوبي يقسم الفضاء إلى خلايا صغيرة. ثم بنوا تحويلًا عكسيًا: بمعرفة أين وصل الإلكترون على الكاشف، يمكن حساب من أين انطلق. يشبه هذا عمل المرمّم الذي يستعيد الملامح الحقيقية للوجه من الانعكاس المشوه في مرآة قديمة.

أُجري الاختبار على العازل الطوبولوجي Bi2Se3، وهي مادة توصل التيار فقط على السطح، بينما تبقى في الداخل عازلة. عند مجال يصل إلى 8.6 ميلي تسلا، استعادوا سطح فيرمي وتشتت الحالات السطحية الطوبولوجية بدقة تصل إلى درجة واحدة في الزاوية. وهذا يعني أن التشوهات تمكنوا من تعويضها بالكامل تقريبًا، وأصبحت الصورة بنفس الوضوح الذي كانت عليه دون مجال.

يعمل المجال المغناطيسي في هذه الطريقة كعدسة: في بعض النقاط يجمع الإلكترونات، وفي أخرى يبعثرها. عند النقاط البؤرية، تُفقد الدقة الزاوية تمامًا، لكن بينها تكون القياسات ممكنة. وجد الفيزيائيون هذه النقاط على الخريطة وأظهروا أنه باختيار الهندسة الصحيح يمكن تجنب الفخاخ. الآن، يمكن لأي باحث يمتلك جهاز ARPES وملفًا لولبيًا تطبيق نفس التصحيح والنظر إلى البنية الإلكترونية للمواد تحت تأثير المجال المغناطيسي.