Nature | 消失的角动量，去哪了？

    镍和铁一样，是一种常见的铁磁性材料。一般来说，当一种材料中的每个电子的内禀角动量（或自旋）与相邻电子的内禀角动量平行时，这种材料就是磁性的。磁现象对现代技术来说是不可或缺的一部分，无论是在信息处理方面，还是在数据存储方面，它们都扮演着至关重要的角色。

    然而，现有科技的速度和效率往往都受限于持续时间相对较长的磁性开关过程。因此一直以来，一种在镍中观察到的现象备受关注。那就是在20多年前，物理学家发现当镍受到短而强烈的激光脉冲轰击时，会在飞秒（1飞秒=10?¹?秒）之间就被消磁，迅速失去其磁有序。如此一来，材料中的电子的的角动量也会因此突然下降。

    这样的超快速退磁现象，引发了物理学家们对角动量变化的困惑。因为根据守恒原理，在一个封闭系统中，所有角动量的总和保持不变。也就是说，材料中的所有角动量的总和必须守恒，因此角动量不应该就这样平白无故地消失了，它必须以某种形式转移到了其他地方。那么在这么短的时间内，电子的角动量转移去了哪里呢？

    现在，一篇以“Polarized phonons carry angular momentum in ultrafast demagnetization”为题，发表在 Nature 的一项研究揭开了这个长期存在的谜题的答案。来自德国康斯坦茨大学的研究人员发现，是镍晶格的振动模式带走了很大一部分消失的角动量。

这一切都非常快，都很微小，但角动量仍然是守恒的。 | Nadja Haji, University of Konstanz

在超快速退磁过程中，磁矩的旋转导致原子立即旋转运动。| 图片来源：Hannah Lange, Andreas Donges and Ulrich Nowak, University of Konstanz

    这些结果有力地说明，在退磁过程中，损失的自旋角动量在大小和方向上与涌现的声子的角动量相等。在新的论文中，研究人员总结道：是声子迅速吸收了电子的角动量，导致整个样本会在稍后的阶段发生旋转。