多年来，研究人员一直在寻找一种奇怪的现象：当你用激光击中超薄磁铁时，它会突然去磁。想象一下冰箱上的磁铁掉落了。
现在，CU博尔德的科学家正在深入研究磁铁如何从这种变化中恢复过来，在不到一秒的时间内重新获得它们的特性。
根据本周发表在“自然通讯”杂志上的一项研究，斩波磁铁实际上就像流体一样。它们的磁性开始形成“液滴”，类似于摇动一罐油和水时发生的情况。
为了找到答案，CU Boulder的Ezio Iacocca，Mark Hoefer和他们的同事利用斯坦福大学SLAC国家加速器实验室进行的数学建模，数值模拟和实验。
“研究人员一直在努力了解爆炸磁铁时会发生什么，”新研究的第一作者，应用数学系的研究助理Iacocca说。 “我们感兴趣的是你爆炸后会发生什么。它是如何恢复的？”
特别是，该组在磁铁寿命的短暂但关键时刻归零 - 磁性金属合金被短的高能激光击中后的前20万亿分之一秒。
Iacocca解释说，磁铁本质上非常有组织。它们的原子构建块具有倾向于指向相同方向的“旋转”，无论是向上还是向下 - 想想地球的磁场，它始终指向北方。
除此之外，就是当你用激光爆破时。 Iacocca说，用足够短的激光脉冲击中磁铁，随之而来的是紊乱。磁铁内的自旋不再仅仅向上或向下指向，而是在所有不同的方向上，抵消金属的磁性。
“研究人员已经解决了激光脉冲后3皮秒发生的情况，然后是磁体在微秒后恢复平衡时所发生的情况，”Iacocca说，他也是美国国家标准与技术研究院（NIST）的客座研究员。 “介于两者之间，有很多未知数。”
这是Iacocca和他的同事想要填补的缺失时间窗口。为此，研究小组在加利福尼亚州进行了一系列实验，用激光喷射微小的钆 - 铁 - 钴合金。然后，他们将结果与数学预测和计算机模拟进行了比较。
并且，小组发现，事情变得流动。应用数学副教授Hoefer很快指出金属本身并没有变成液体。但是这些磁铁内部的旋转表现得像流体一样，四处移动并改变它们的方向，就像海浪中的海浪一样。
“我们使用模拟这些旋转的数学方程式来证明它们在那些短时间尺度上表现得像超流体一样，”这项新研究的合着者Hoefer说。
等一会儿，那些粗纱旋转开始稳定下来，他补充说，形成了具有相同方向的小簇 - 实质上是“液滴”，其中的旋转都向上或向下倾斜。等待一段时间，研究人员计算出这些水滴会变得越来越大，因此与罐子里的油和水分开比较。
“在某些地方，磁铁开始再次上升或下降，”Hoefer说。 “这就像是这些大集团的种子。”
Hoefer补充说，一个破旧的磁铁并不总是回到过去的状态。在某些情况下，磁铁可以在激光脉冲之后翻转，从上到下切换。
工程师已经利用这种翻转行为将信息以1和0的形式存储在计算机硬盘上。 Iacocca说，如果研究人员能够找到更有效地翻转的方法，他们可能能够构建更快的计算机。
“这就是为什么我们想要准确理解这个过程是如何发生的，”Iacocca说，“所以我们可以找到一种翻转速度更快的材料。”
——文章发布于2019年4月18日
