В обычном ферромагнетике спины электронов — их внутренние «магнитные стрелки», существование которых постулировал Вольфганг Паули, — ориентированы в одном направлении. Иначе устроены альтермагнетики, например MnTe: в них ориентация спинов чередуется в пространстве, напоминая рябь на воде, расходящуюся от брошенного камня. Но эта рябь не статична — она порождается движением самих электронов.

Электроны в кристаллической решётке движутся с огромными скоростями. Согласно специальной теории относительности, в системе отсчёта такого электрона возникает эффективное магнитное поле, которое воздействует на его спин, поворачивая его в поперечном направлении. Это явление, известное как спин-орбитальная связь, было объяснено в рамках релятивистского уравнения Поля Дирака, а его математический фундамент заложен преобразованиями Хендрика Лоренца, описывающими поведение объектов при околосветовых скоростях.

Экспериментально увидеть эту спиновую рябь удалось с помощью спектроскопии — метода, позволяющего «фотографировать» спиновую структуру вещества. В MnTe спектроскопия выявила волнообразное изменение направления чередующихся спинов. Так учёные впервые непосредственно наблюдали, как релятивистские эффекты формируют альтермагнитный порядок.

Если традиционная электроника манипулирует электрическим зарядом, то спинтроника использует спиновые состояния. Альтермагнетики открывают путь к спинтронным устройствам, лишённым паразитных магнитных полей и способным работать при комнатной температуре. Удивительно, что эту зыбкую картину удалось зафиксировать лишь благодаря тому, что движение электронов в кристалле подчиняется не законам классической механики, а релятивистским законам почти световых скоростей.