Если поднести к магниту железный гвоздь, он притянется. Внутри магнита крошечные магнитные стрелки атомов смотрят в одну сторону — как солдаты в строю. Но в некоторых кристаллах строй другой: соседние стрелки развёрнуты в противоположные стороны. Такой порядок называют альтермагнетизмом, и его трудно увидеть напрямую.
В кристалле фторида никеля (NiF₂) магнитные стрелки атомов никеля именно так и развёрнуты. Но есть нюанс: из-за слабого эффекта, связанного с движением электронов вокруг ядра, стрелки слегка наклоняются в одну сторону. Возникает слабое ферромагнитное поведение — как если бы в строю солдат, смотрящих попеременно влево и вправо, все чуть-чуть наклонили головы.
Учёные облучили кристалл рентгеновскими лучами и измерили, как они поглощаются. Поглощение зависело от направления магнитного поля — это называется рентгеновским магнитным круговым дихроизмом. Сигнал оказался суммой двух вкладов: от альтермагнитного порядка и от слабого ферромагнетизма. Чтобы разделить их, применили два способа: меняли внешнее магнитное поле ниже температуры Нееля (точки, где порядок исчезает) и измеряли сигнал выше этой температуры. Оба способа дали одинаковый результат.
Такой метод — рентгеновский магнитный круговой дихроизм — оказался удобным инструментом для изучения альтермагнетиков. Он помогает отделить слабый ферромагнитный вклад от основного порядка. Это важно для создания новых материалов, где магнитный порядок можно контролировать электрическим полем.
Температура Нееля для фторида никеля — около 73 Кельвинов (-200°C). Ниже этой температуры магнитные стрелки выстраиваются в альтермагнитный порядок, а выше — тепловое движение разрушает строй.