Si vous approchez un clou en fer d'un aimant, il sera attiré. À l'intérieur de l'aimant, les minuscules aiguilles magnétiques des atomes pointent toutes dans la même direction – comme des soldats au garde-à-vous. Mais dans certains cristaux, l'ordre est différent : les aiguilles voisines sont orientées dans des directions opposées. Cet ordre est appelé altermagnétisme, et il est difficile à observer directement.
Dans un cristal de fluorure de nickel (NiF₂), les aiguilles magnétiques des atomes de nickel sont précisément orientées de cette manière. Mais il y a une nuance : en raison d'un effet subtil lié au mouvement des électrons autour du noyau, les aiguilles s'inclinent légèrement d'un côté. Il en résulte un faible comportement ferromagnétique – comme si, dans une rangée de soldats regardant alternativement à gauche et à droite, tous inclinaient un peu la tête.
Les scientifiques ont irradié le cristal avec des rayons X et mesuré leur absorption. L'absorption dépendait de la direction du champ magnétique – c'est ce qu'on appelle le dichroïsme circulaire magnétique des rayons X. Le signal s'est révélé être la somme de deux contributions : celle de l'ordre altermagnétique et celle du faible ferromagnétisme. Pour les séparer, deux méthodes ont été utilisées : on a fait varier le champ magnétique externe en dessous de la température de Néel (le point où l'ordre disparaît) et on a mesuré le signal au-dessus de cette température. Les deux méthodes ont donné le même résultat.
Cette méthode – le dichroïsme circulaire magnétique des rayons X – s'est avérée être un outil pratique pour étudier les altermagnétiques. Elle permet de séparer la faible contribution ferromagnétique de l'ordre principal. C'est important pour créer de nouveaux matériaux où l'ordre magnétique peut être contrôlé par un champ électrique.
La température de Néel pour le fluorure de nickel est d'environ 73 kelvins (-200 °C). En dessous de cette température, les aiguilles magnétiques s'alignent dans un ordre altermagnétique, et au-dessus, l'agitation thermique détruit l'ordre.