作者弗洛里安·艾格纳，维也纳理工大学 学分:维也纳理工大学 很难拍一张蜂鸟每秒拍打翅膀50次的照片
曝光时间必须比翅膀拍动的特征时间尺度短得多，否则你只会看到一个彩色的模糊
固态物理学也遇到了类似的问题，其目的是确定材料的磁性
某一位置的磁矩变化很快
因此，研究人员需要足够快的测量方法来解决这些波动
有了这个基本想法，维也纳理工大学的科学家们与德国维尔茨堡的研究小组合作，现在已经成功地解决了固体物理学的一个难题
磁性和超导性 “如果你想了解一种材料，你必须了解它的磁性，”教授说
维也纳大学固体物理研究所的亚历山德罗·托希
“它们不仅告诉我们材料对磁场的反应，它们还与材料的其他特性密切相关——例如，它的电行为
“在寻找高温超导体的过程中，磁性材料的特性起着特别重要的作用
然而，研究人员反复发现，对某些材料磁性的不同测量会导致不同的结果
“有时根本没有得到有意义的结果，有时不同的测量方法导致了矛盾的数据，”克莱门斯·瓦岑伯克说
“我们现在能够用纯粹的理论计算来解开这个谜
" 电子的迁移率 来自维也纳和维尔茨堡的团队能够证明，材料中电子的流动性决定了哪些方法可以用来测量磁性
“材料中电子的自旋导致磁矩自发波动
这些磁波动是由电子的自然运动引起的
因此，磁矩也可以很快被电子的运动抵消，”托奇说
“电子在材料内部移动的速度越快，就越能掩盖磁矩的出现
" 这意味着如果材料中有一个过程使电子减速
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，与其他电子或材料的振动原子强烈散射，因此它们在晶体中不能再快速移动——那么相应的磁矩在更长的时间内仍然是可测量的
“我们开发了一种方法，通过精确的理论分析和数值模拟，我们可以发现特定材料中的磁矩被屏蔽在哪个典型的时间尺度上，”沃森伯克解释道
磁矩只有当你有一种测量方法能在更短的时间尺度上产生结果时才能被测量
如果测量时间更长，你只能得到模糊的平均结果——类似于你拍摄一只长时间曝光的蜂鸟
铁超导体 研究小组能够将这种方法应用于铁基超导体这一特别重要的材料类别
“我们能够证明这些超导体中磁涨落的特征时间尺度因材料而异，相差一个数量级——范围从大约3飞秒到大约30飞秒，”克莱门斯·瓦岑伯克报道
磁矩有时改变方向很快，有时更稳定
为测量选择足够短的时间尺度是很重要的——否则，一切都是模糊的
学分:维也纳理工大学 这就解释了为什么非弹性中子实验的结果对某些材料来说很容易解释，而对其他材料来说却不容易解释:这种中子实验的时间尺度大约是10飞秒
对某些材料来说足够短，但对其他材料来说太长
另一方面，如果使用其他测量方法，例如在较短时间尺度上工作的x光光谱学，所有这些材料的磁矩应该保持清晰可见
新发展的计算材料特征时标的方法不仅适用于磁性，也适用于其它重要的材料性质
“我们认为，我们的新方法在未来对规划和正确解释各种光谱实验非常有用，”亚历山德罗·托什说，“在这个领域仍然有许多悬而未决的问题——通过我们的方法，我们现在希望更好地理解已知材料的物理性质，甚至促进寻找新的、更好的材料，例如具有高临界温度的超导体
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