Durante años, Los investigadores han perseguido un fenómeno extraño:cuando golpeas un imán ultrafino con un láser, de repente se desmagnetiza. Imagina que el imán de tu refrigerador se cae.

Ahora, Los científicos de CU Boulder están investigando cómo se recuperan los imanes de ese cambio, recuperando sus propiedades en una fracción de segundo.

Según un estudio publicado esta semana en Comunicaciones de la naturaleza , los imanes golpeados en realidad se comportan como fluidos. Sus propiedades magnéticas comienzan a formar "gotas, "similar a lo que sucede cuando agitas un frasco de aceite y agua.

Para averiguarlo, Ezio Iacocca de CU Boulder, Mark Hoefer y sus colegas se basaron en modelos matemáticos, simulaciones numéricas y experimentos realizados en el Laboratorio Nacional Acelerador SLAC de la Universidad de Stanford.

"Los investigadores han trabajado arduamente para comprender qué sucede cuando disparas un imán, "dijo Iacocca, autor principal del nuevo estudio e investigador asociado en el Departamento de Matemáticas Aplicadas. "Lo que nos interesaba es lo que sucede después de que lo explotas. ¿Cómo se recupera?"

En particular, el grupo se centró en un período corto pero crítico en la vida de un imán:las primeras 20 billonésimas de segundo después de un imán, aleación metálica es golpeada por un corto, láser de alta energía.

Iacocca explicó que los imanes son, por su naturaleza, bastante organizado. Sus bloques de construcción atómicos tienen orientaciones, o "giros, "que tienden a apuntar en la misma dirección, ya sea hacia arriba o hacia abajo, piense en el campo magnético de la Tierra, que siempre apunta al norte.

Excepto, es decir, cuando los disparas con un láser. Golpea un imán con un pulso láser lo suficientemente corto, Iacocca dijo, y sobrevendrá el desorden. Los giros dentro de un imán ya no apuntarán solo hacia arriba o hacia abajo, pero en todas direcciones diferentes, anulando las propiedades magnéticas del metal.

"Los investigadores han abordado lo que sucede 3 picosegundos después de un pulso láser y luego, cuando el imán vuelve al equilibrio después de un microsegundo, "dijo Iacocca, también investigador invitado en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (NIST). "Entre, hay muchas cosas desconocidas ".

Es esa ventana de tiempo que faltaba que Iacocca y sus colegas querían llenar. Para hacer eso, el equipo de investigación realizó una serie de experimentos en California, voladura de diminutos trozos de aleaciones de gadolinio-hierro-cobalto con láseres. Luego, compararon los resultados con predicciones matemáticas y simulaciones por computadora.

Y, el grupo descubrió, las cosas se pusieron fluidas. Hoefer, un profesor asociado de matemáticas aplicadas, se apresura a señalar que los metales en sí mismos no se convirtieron en líquidos. Pero los giros dentro de esos imanes se comportaron como fluidos, moviéndose y cambiando su orientación como olas rompiendo en un océano.

"Usamos las ecuaciones matemáticas que modelan estos giros para mostrar que se comportan como un superfluido en esas escalas de tiempo cortas, "dijo Hoefer, coautor del nuevo estudio.

Espera un poco y esos giros errantes comienzan a calmarse, él agregó, formando pequeños grupos con la misma orientación; en esencia, "gotitas" en las que todos los giros apuntan hacia arriba o hacia abajo. Espera un poco más y los investigadores calcularon que esas gotas crecerían cada vez más, de ahí la comparación con el aceite y el agua que se separan en un frasco.

"En ciertos lugares, el imán empieza a apuntar hacia arriba o hacia abajo de nuevo, ", Dijo Hoefer." Es como una semilla para estos grupos más grandes ".

Hoefer agregó que un imán golpeado no siempre vuelve a ser como antes. En algunos casos, un imán puede voltearse después de un pulso láser, cambiando de arriba a abajo.

Los ingenieros ya aprovechan ese comportamiento de volteo para almacenar información en el disco duro de una computadora en forma de bits de unos y ceros. Iacocca dijo que si los investigadores pueden encontrar formas de hacer ese cambio de manera más eficiente, podrían construir computadoras más rápidas.

"Por eso queremos comprender exactamente cómo ocurre este proceso, "Iacocca dijo, "para que tal vez podamos encontrar un material que se voltee más rápido".