Hace poco más de cien años, en 1915, Albert Einstein y Wander Johannes de Haas descubrieron que cuando utilizaban un campo magnético para modificar el estado magnético de una barra de hierro que colgaba de un hilo, esta empezaba a girar. Más de un siglo después, investigadores averiguaron qué sucede en situaciones inversas, es decir, cuando los materiales son desmagnetizados a velocidad ultrarrápida.

En el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, del Departamento de Energía de EE.UU., lograron verificar por primera vez que en ese proceso los átomos en la superficie también se mueven, como sucedió con la barra de hierro, aunque de manera distinta, publicó la revista Nature.

Christian Dornes, científico de la Escuela Politécnica Federal (ETH, por su sigla en alemán) de Zúrich (Suiza), que participó de la investigación, manifestó que el experimento muestra que la desmagnetización ultrarrápida va de la mano con el efecto Einstein-De Haas. "Ver de primera mano que la transferencia del momento angular hace que algo se mueva mecánicamente es realmente genial", afirmó.

La clave: la forma del movimiento

En este tipo de estudio es fundamental el movimiento de los denominados espines. Se tratan de una propiedad cuántica de los electrones que generan el magnetismo cuando los espines apuntan en la misma dirección.

Sin embargo, en el proceso de desmagnetización con un campo magnético externo, ese movimiento sincronizado de espines desaparece y cada uno de ellos gira en un sentido distinto. Entonces, su momento angular total cae a cero, ya que los espines se anulan entre sí.

Por lo tanto, como el momento angular del material debe ser conservado, se convierte en una rotación mecánica, como habían demostrado Einstein y De Haas con su experimento.

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores utilizaron una nueva técnica para analizar qué ocurre con el momento angular cuando un material magnético es alcanzado por un pulso rápido e intenso que provoca su casi inmediata desmagnetización, en una escala de femtosegundos.

Cuando el pulso láser comienza a actuar sobre una delgada película de hierro, el cambio en el momento angular es rápidamente convertido en el puntapié de inicio de la rotación mecánica de los átomos en la superficie de la muestra.

En ese sentido, Dornes aseguró que aunque el efecto sea en apariencia en la superficie, el fenómeno se produce en toda la muestra, en la que los átomos intentan moverse pero finalmente se anulan.

El proceso final

Además de utilizar el pulso láser, los investigadores rozaron la capa de hierro con rayos X, en un ángulo casi paralelo a la superficie, para observar qué ocurría con el momento angular durante este proceso. "Debido a su ángulo poco profundo, nuestro experimento fue increíblemente sensible a los movimientos a lo largo de la superficie del material. Esto fue clave para ver el movimiento mecánico", concluyó Sanghoon Song, parte del equipo de investigación que deberá hacer más experimentos para obtener nuevas precisiones.

Con información Agencia RT

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