Металлический брусок при нагреве вдруг становится жёстким, а заодно теряет или приобретает магнитные свойства. В сплавах на основе никеля и марганца такие превращения происходят не плавно, а скачком — атомы перестраиваются в новый порядок, и материал меняет своё поведение. В этой работе исследовали четыре очень близких состава Ni-Mn-Cu-Ga, где доля меди отличалась всего на доли процента. Этого хватило, чтобы получить три разных сценария: в одном случае сначала исчезал магнетизм, а потом менялась решётка, в другом — наоборот, а в третьем оба события происходили одновременно.

Главная хитрость — новый термодинамический анализ. Обычно температуру магнитного перехода (точку Кюри) и температуру перестройки решётки измеряют по отдельности, но здесь они влияют друг на друга. Авторы учли, как изменение кристаллической структуры меняет силу взаимодействия между спинами электронов — тот самый обменный параметр, который определяет, будет ли материал магнитом. Оказалось, что для одного и того же сплава точка Кюри в высокотемпературной фазе (аустените) и в низкотемпературной (мартенсите) отличается больше чем на 50 градусов. Один и тот же кусок металла имеет два разных «магнитных характера» в зависимости от того, как сложены его атомы.

Практическая польза метода в том, что он позволяет вытащить скрытые температуры переходов из стандартных измерений намагниченности. Раньше для этого требовались сложные эксперименты, а теперь достаточно проследить, как меняется магнитный отклик при нагреве, и применить новый расчёт. Это важно для точной настройки ферромагнитных сплавов с памятью формы — материалов, которые могут изгибаться и возвращаться обратно под действием магнитного поля. Их используют в микроприводах, датчиках и даже в медицинских инструментах, где нужны бесшумные движения без моторов.