بلورة بحجم الظُّفر تستقر بين صفيحتي مكثف. يُشغَّل المجال المغناطيسي، فتستطيل البلورة كما يستطيل شريط شُدَّ من طرفيه: يزداد طوله بنسبة 60، بل 120 في المئة. هذا ليس خطأ مطبعيًا. فالحديد العادي في مجال مغناطيسي يغيّر طوله بنسب من أجزاء المليون، أما هنا فال مقدار التغيّر يُرى بالعين المجردة.
الحديث عن أورثوفيريتات أرضية نادرة، وهي مركبات من الحديد والأكسجين وعنصر أرضي نادر. أنتج العلماء بلورات أحادية من HoFeO₃ و DyFeO₃، وبرّدوها إلى بضعة كلفنات، وسلّطوا عليها مجالًا مقداره 90 كيلوأورستد. وعلى طول أحد المحاور، بدأت البلورة تنمو كما ينمو ساق نبات في تصوير مُسرَّع. أما على طول المحورين الآخرين فلم تتغير تقريبًا. هذا التباين الاتجاهي (anisotropy) هو مفتاح فهم الآلية.
لماذا يحدث ذلك؟ في البلورات شبكتان مغناطيسيتان فرعيتان: شبكة حديدية وأخرى أرضية نادرة. ولأيونات الهولميوم والديسبريوم ارتباط قوي جدًا بين السبين والمدار، أي التفاعل بين دوران الإلكترون الذاتي وحركته حول النواة. وهذا الارتباط، مثل نابض، يربط العزم المغناطيسي للأيون بموضعه في الشبكة البلورية. وعندما يقلب المجال الخارجي العزوم المغناطيسية، تنتقل الأيونات من مواضعها، فتغيّر البلورة كلها شكلها بشكل قافز. هذا انتقال طوري من النوع الأول، مثل قفزة من حالة إلى أخرى، مع تخلف (hysteresis): إذا أُزيل المجال، لا تعود البلورة فورًا إلى طولها الأصلي.
وللتأكد من أن التأثير مرتبط بأيون الأرضية النادرة تحديدًا، قاس الباحثون بلورة ثالثة هي GdFeO₃. فللغادولينيوم ارتباط ضعيف بين السبين والمدار. وماذا كانت النتيجة؟ جاءت المغناطيسية التقلصية أقل بمئة مرة، ولم يحدث أي انتقال بنيوي. وهذا دليل مباشر: التشوّه العملاق يُشغّله التباين الاتجاهي للأرضية النادرة، لا الحديد.
ومع الاستطالة يتغير أيضًا الاستجابة الكهربائية: تنخفض السماحية العازلة على طول المحور c بأكثر من 65%. فالبلورة التي تتنفس تحت المجال المغناطيسي تغيّر كذلك خواصها الكهربائية. وهذا الجمع يفتح الطريق أمام مشغلات (actuators) تُتحكم فيها مغناطيسيًا، وحساسات للتشوّه، وبنى تكيفية تعمل عند درجات حرارة منخفضة. وهو حتى الآن أمر غريب يخص درجات الحرارة القريبة من الصفر المطلق، لكن المبدأ قد وُجد: الأورثوفيريتات الأرضية النادرة منصة لتشوهات عكوسة بالغة الضخامة، يتحكم فيها المجال.
اكتشف جيمس جول الانفعال المغناطيسي عام 1842: كان قضيب حديدي يستطيل بأجزاء من المليون في مجال مغناطيسي. وفي هذا العمل الجديد يبلغ التشوّه مليون ضعف ذلك.
في رواية آرثر كلارك «لقاء مع راما» تغيّر سفينة فضائية هندستها تحت تأثير مجالات خارجية. وتذكّرنا الأورثوفيريتات الأرضية النادرة باستطالتها البالغة 120% بمثل هذه المادة «الذكية»، وإن كانت تعمل فقط عند درجات حرارة قرية.