一百多年前，爱因斯坦和德哈斯用磁场翻转悬挂在线上的铁棒时，铁棒开始旋转。在美国能源部SLAC国家加速器实验室开展的一项实验首次观察到磁性材料以百万分之一秒的超高速退磁时，材料表面的原子像铁棒一样移动。这表明，超快退磁是如何与爱因斯坦-德哈斯效应相结合的，解决了该领域长期存在的谜团。研究结果近期发表在《自然》杂志上。
在原子尺度上，一种材料的磁性取决于它的电子。强磁体的磁性来源于自旋电子的量子特性。电子像一个微小的旋转电荷球，当大多数电子向同一方向旋转时，材料变得有磁性。当材料的磁化与外部磁场相反时，电子向各个方向旋转。它们的净角动量会随着自旋相互抵消。正如爱因斯坦-德哈斯实验所证明的那样，由于材料的角动量是守恒的，电子旋转将转换成机械旋转。
1996年，研究人员发现用高强度、超快激光脉冲轰击磁性材料，几乎可以使其瞬间（飞秒级）退磁。解释这种情况下的角动量的变化成为一个挑战。在该研究中，科学家结合在苏黎世联邦理工学院完成的测量工作，使用LCLS的一项新技术证明，激光脉冲引发薄铁膜超快退磁时，角动量的变化很快转变为初始冲击，导致原子在样品表面上进行机械旋转。
这项实验的一个重要成果是，即使这种效应只在材料表面上表现出来，它也会存在于整个样品中。由于角动量可以在材料中传播，大部分原子试图相互扭转，但总体会相互抵消。就像一群人挤在火车上试图同时转弯，只有边缘的人才能自由移动一样，只有物质表面的原子才能够旋转。
实验中，研究人员用激光脉冲轰击铁膜后，以一个非常小的角度（几乎平行），用强X射线进行擦刮。利用X射线从胶片上散射形成的图案来展现角动量的位置。X射线的角度较浅，对沿材料表面的运动非常敏感。
研究人员将在LCLS上使用更复杂的样本开展进一步的实验，以更准确地找出角动量如何快速、直接地传播结构中，这些知识可用于构建更好的快速退磁模型，有助于开发光控数据存储设备。
