Si l'on chauffe un cristal, ses atomes se mettent à vibrer comme des cordes tendues. Un faisceau de rayons X, en traversant le cristal, est diffusé par ces vibrations et dessine sur le détecteur non seulement des taches nettes, mais aussi de faibles motifs flous. Ces motifs sont comme des empreintes digitales : ils permettent de reconstituer la force avec laquelle les atomes s'attirent et se repoussent.
Autrefois, cette reconstitution était comparable à la recherche de la clé d'une serrure à cent goupilles. Le programme devait résoudre de nombreuses équations lourdes, et chaque étape prenait un temps considérable. La nouvelle approche propose une autre voie : au lieu de résoudre directement les équations, elle ajuste les forces pour que le motif calculé corresponde à celui observé sur l'image. Pour ce faire, elle utilise une méthode rapide de génération de vibrations aléatoires des atomes, qui contourne le goulot d'étranglement des anciennes méthodes.
Cette approche rend l'analyse des images de rayons X rapide et automatique. On peut désormais étudier en masse la manière dont la chaleur se propage dans différents cristaux, des semi-conducteurs aux matériaux pour batteries. C'est un pas vers l'obtention, à partir d'une seule image, d'une image complète des propriétés thermiques d'une substance.
Les faibles taches floues sur une image de rayons X d'un cristal ne sont pas un défaut de prise de vue, mais une preuve directe que les atomes vibrent sous l'effet de la chaleur. Leur forme et leur intensité dépendent de la rigidité des liaisons entre atomes.
Dans la science-fiction, on trouve souvent des appareils qui déterminent la composition et les propriétés d'un matériau à partir d'un seul rayon de lumière. Cette méthode est un pas vers une telle technologie : à partir de la diffusion des rayons X, on reconstitue non seulement la structure, mais aussi les forces qui maintiennent les atomes ensemble.