Per anni, i ricercatori hanno perseguito uno strano fenomeno:quando colpisci un magnete ultrasottile con un laser, si smagnetizza improvvisamente. Immagina che il magnete sul tuo frigorifero cada.

Ora, gli scienziati della CU Boulder stanno studiando come i magneti si riprendono da quel cambiamento, riacquistano le loro proprietà in una frazione di secondo.

Secondo uno studio pubblicato questa settimana in Comunicazioni sulla natura , i magneti fulminati in realtà si comportano come fluidi. Le loro proprietà magnetiche iniziano a formare "goccioline, "simile a quello che succede quando si scuote un barattolo di olio e acqua.

Per scoprirlo, Ezio Iacocca di CU Boulder, Mark Hoefer e i loro colleghi hanno attinto alla modellazione matematica, simulazioni numeriche ed esperimenti condotti presso lo SLAC National Accelerator Laboratory della Stanford University.

"I ricercatori hanno lavorato duramente per capire cosa succede quando si fa esplodere un magnete, " disse Iacocca, autore principale del nuovo studio e ricercatore associato presso il Dipartimento di Matematica Applicata. "Ciò che ci interessava è cosa succede dopo che l'hai fatto esplodere. Come si riprende?"

In particolare, il gruppo si è concentrato su un tempo breve ma critico nella vita di un magnete:i primi 20 trilionesimi di secondo dopo un magnete, la lega metallica viene colpita da un corto, laser ad alta energia.

Iacocca ha spiegato che i magneti sono, per loro natura, abbastanza organizzato. I loro mattoni atomici hanno orientamenti, o "gira, "che tendono a puntare nella stessa direzione, sia in alto che in basso:pensate al campo magnetico terrestre, che punta sempre a nord.

Tranne, questo è, quando li fai esplodere con un laser. Colpisci un magnete con un impulso laser abbastanza breve, Iacocca ha detto, e ne deriverà il disordine. Gli spin all'interno di un magnete non punteranno più solo verso l'alto o verso il basso, ma in tutte le direzioni diverse, annullando le proprietà magnetiche del metallo.

"I ricercatori hanno affrontato cosa succede 3 picosecondi dopo un impulso laser e poi quando il magnete torna all'equilibrio dopo un microsecondo, " disse Iacocca, anche ricercatore ospite presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti. "Nel mezzo, ci sono molte incognite".

È quella finestra temporale mancante che Iacocca e i suoi colleghi volevano riempire. Per farlo, il gruppo di ricerca ha condotto una serie di esperimenti in California, sabbiatura di minuscoli pezzi di leghe di gadolinio-ferro-cobalto con laser. Quindi, hanno confrontato i risultati con previsioni matematiche e simulazioni al computer.

E, il gruppo ha scoperto, le cose sono diventate fluide. Hoefer, un professore associato di matematica applicata, si affretta a precisare che i metalli stessi non si sono trasformati in liquidi. Ma gli spin all'interno di quei magneti si sono comportati come fluidi, muoversi e cambiare il loro orientamento come onde che si infrangono in un oceano.

"Abbiamo usato le equazioni matematiche che modellano questi spin per mostrare che si comportavano come un superfluido in quei tempi brevi, " disse Hoefer, coautore del nuovo studio.

Aspetta un po' e quei giri itineranti iniziano a stabilizzarsi, Ha aggiunto, formando piccoli grappoli con lo stesso orientamento, in sostanza, "goccioline" in cui le rotazioni puntavano tutte verso l'alto o verso il basso. Aspetta ancora un po', e i ricercatori hanno calcolato che quelle goccioline sarebbero diventate sempre più grandi, da qui il confronto con l'olio e l'acqua che si separano in un barattolo.

"In certi punti, il magnete ricomincia a puntare verso l'alto o verso il basso, " Ha detto Hoefer. "È come un seme per questi gruppi più grandi".

Hoefer ha aggiunto che un magnete scaricato non sempre torna com'era una volta. In alcuni casi, un magnete può capovolgersi dopo un impulso laser, passando dall'alto verso il basso.

Gli ingegneri sfruttano già questo comportamento di capovolgimento per memorizzare le informazioni su un disco rigido del computer sotto forma di bit di uno e zero. Iacocca ha detto che se i ricercatori riescono a trovare modi per farlo capovolgendo in modo più efficiente, potrebbero essere in grado di costruire computer più veloci.

"Ecco perché vogliamo capire esattamente come avviene questo processo, "Iacocca ha detto "così forse possiamo trovare un materiale che si ribalta più velocemente."