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(xué)14日表示，科學(xué)家成功地在磁性環(huán)境產(chǎn)生了弧子（soliton）。35年前，科學(xué)家便建立了有關(guān)弧子的理論，并認(rèn)為它在打造磁性環(huán)境下基于自旋的計(jì)算機(jī)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(dòng)量?？茖W(xué)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(xué)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(xué)數(shù)學(xué)家馬克·霍耶費(fèi)爾通過建立數(shù)學(xué)模型向人們展示了弧子的表觀特征。隨后，當(dāng)瑞典物理學(xué)家約翰·阿科曼和研究生馬基德·莫森尼發(fā)現(xiàn)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與霍耶菲爾的數(shù)學(xué)模型相符時(shí)，他們決定要確認(rèn)磁性弧子的存在。
所有的電子以自旋的形式擁有角動(dòng)量，如同旋轉(zhuǎn)的陀螺。角動(dòng)量讓電子自旋軸指向特定的方向。在磁場內(nèi)，每個(gè)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(dǎo)線將微弱的直流電流導(dǎo)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(jìn)，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(jìn)的頻率，科學(xué)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(dú)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(shí)驗(yàn)取得了成功。霍耶菲爾表示，這些弧子被稱為“耗散”，因?yàn)榇艌鲂枰㈦娮有M(jìn)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(xué)家還發(fā)現(xiàn)了弧子某些有趣的特性，包括振蕩運(yùn)動(dòng)以及周期性變形。相關(guān)的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
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