中國科技網(wǎng) 華盛頓3月15日電（記者毛黎）美國北卡州立大學14日表示，科學家成功地在磁性環(huán)境產(chǎn)生了弧子（soliton）。35年前，科學家便建立了有關(guān)弧子的理論，并認為它在打造磁性環(huán)境下基于自旋的計算機方面具有重要意義。
弧子也稱孤立波，是一種特殊形式的超短脈沖，在小范圍的空間內(nèi)能保持自己的大小和動量?？茖W家已證明，由光構(gòu)成的弧子（光弧子）能用于長距離高速信息傳遞。然而，雖然科學家相信存在著弧子，但是在磁環(huán)境中，他們從來沒有觀察到過弧子。
北卡州立大學數(shù)學家馬克·霍耶費爾通過建立數(shù)學模型向人們展示了弧子的表觀特征。隨后，當瑞典物理學家約翰·阿科曼和研究生馬基德·莫森尼發(fā)現(xiàn)自己的實驗數(shù)據(jù)與霍耶菲爾的數(shù)學模型相符時，他們決定要確認磁性弧子的存在。
所有的電子以自旋的形式擁有角動量，如同旋轉(zhuǎn)的陀螺。角動量讓電子自旋軸指向特定的方向。在磁場內(nèi)，每個電子像陀螺那樣自旋且它們的自旋幾乎相同。研究中，阿科曼他們使用納米導線將微弱的直流電流導向磁鐵，為磁場中的電子群引入了能量，改變了電子的自旋，讓它們出現(xiàn)了旋進，或者說是像陀螺出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸不再與地面垂直的狀態(tài)，結(jié)果產(chǎn)生了微小的旋轉(zhuǎn)磁微滴，也就是形成了弧子。
通過測量電子旋進的頻率，科學家能夠探測到弧子的存在。在探測的過程中，他們觀察到了弧子獨一無二的“簽名”——伴隨能量輸出大跳躍的頻率顯著下跌，于是知道他們的實驗取得了成功?；粢茽柋硎?，這些弧子被稱為“耗散”，因為磁場需要消散電子旋進的能量。磁場通過平衡直流電源引入到磁性系統(tǒng)的能量和輸出到系統(tǒng)外的能量來保持自己的穩(wěn)定。
除了展示弧子存在外，科學家還發(fā)現(xiàn)了弧子某些有趣的特性，包括振蕩運動以及周期性變形。相關(guān)的研究結(jié)果發(fā)表在《科學》雜志上。
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