Un morceau de métal de moins d'un millimètre, refroidi à moins 256 degrés Celsius, se comporte comme un kaléidoscope : dans un coin, les aiguilles magnétiques s'alignent en rangées régulières, tandis que dans le coin voisin, elles s'enroulent en hélice. On a pu l'observer en dirigeant un fin faisceau de rayons X sur l'échantillon et en le déplaçant lentement sur la surface, comme une lampe de poche le long d'un mur sombre.
Habituellement, on étudie ces matériaux en éclairant tout le cristal d'un coup. On obtient alors une image moyenne, comme si l'on regardait une mosaïque de loin et que l'on ne voyait qu'une tache grise. Ici, le faisceau de rayons X, d'un diamètre inférieur à un cheveu humain, a révélé que deux motifs magnétiques différents coexistent dans le même morceau. L'un évoque des vagues sur l'eau figées en bandes parallèles, l'autre une échelle en colimaçon où chaque tour est légèrement tourné par rapport au précédent.
Le plus surprenant, c'est que ces deux motifs ne sont pas mélangés au hasard : ils occupent des zones distinctes de l'échantillon, comme des pièces différentes dans une même maison. De plus, la transition entre les deux ordres ne se fait pas progressivement, mais par saut lorsque la température varie de quelques degrés. Cela signifie que le matériau « choisit » le motif qui lui est le plus favorable, en fonction de minuscules différences de composition ou de contraintes dans le réseau cristallin.
Une telle inhomogénéité n'est pas rare dans les matériaux magnétiques, mais on ne la remarque généralement pas, car les méthodes standard donnent une image moyenne. Ici, le balayage par rayons X a permis de voir que l'ordre magnétique n'est pas un motif unique sur tout le cristal, mais une mosaïque de textures différentes. Cela change notre façon de concevoir les dispositifs magnétiques : il faudrait peut-être tenir compte non pas des propriétés moyennes, mais de la répartition des domaines magnétiques sur la surface.
Le faisceau de rayons X utilisé pour le balayage était si fin que son diamètre était inférieur à un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain. Pourtant, il a permis de distinguer des motifs magnétiques dont l'orientation ne diffère que de quelques degrés.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan de la planète crée des structures complexes que les scientifiques ne peuvent pas comprendre parce qu'ils n'en voient qu'une image moyenne. Ici, la situation est similaire : seul un regard de près révèle la véritable diversité des motifs magnétiques.