În 1845, fizicianul Michael Faraday a demonstrat pentru prima dată că lumina și electromagnetismul sunt fenomene legate între ele. El a trecut lumină printr-o bucată de sticlă dopată cu acid boric și oxid de plumb, plasată într-un câmp magnetic, și a observat că la ieșire lumina avea o polarizare modificată. Acest „efect Faraday” a devenit, de atunci, explicația standard a felului în care câmpul magnetic, sarcinile electrice dintr-un material și componenta electrică a luminii pot roti planul de vibrație al undei de lumină.
Presupunerea clasică: magnetismul luminii nu contează
De aproape două secole, cercetătorii au considerat că numai componenta electrică a luminii joacă un rol esențial în efectul Faraday, în timp ce componenta magnetică ar fi, practic, neglijabilă.
Motivele erau două. În primul rând, forțele magnetice din interiorul materialelor precum sticla lui Faraday par a fi relativ slabe în comparație cu forțele electrice. În al doilea rând, atunci când materiale precum sticla lui Faraday sunt magnetizate – ceea ce înseamnă că spinurile cuantice ale componentelor lor interacționează cu orice câmp magnetic la fel cum ar face niște mici magneți –, aceste spinuri sunt de obicei în contratimp cu componenta magnetică a undelor electromagnetice, ceea ce sugerează că cele două nu interacționează puternic.
O reconsiderare radicală a fenomenului
Amir Capua și Benjamin Assouline, de la Universitatea Ebraică din Ierusalim, au arătat că această interpretare tradițională este incompletă. Ei susțin că magnetismul luminii poate interacționa mult mai puternic cu materialele atunci când componenta magnetică a undei este circular polarizată — adică are o formă de spirală, ca un tirbușon. Mai mult, această formă nu este o raritate artificial generată în laborator, ci o parte intrinsecă a luminii.
Recalcularea efectului Faraday: cifre surprinzătoare
Cercetările lor indică faptul că, dacă experimentul lui Faraday este repetat cu un material magnetic modern nujmit „terbium gallium garnet” (TGG), magnetismul luminii ar putea contribui semnificativ la efectul observat. Pentru lumina vizibilă, componenta magnetică ar explica aproximativ 17% din rotația polarizării. Pentru infraroșu, contribuția ar putea urca până la 70%, un procent care schimbă fundamental înțelegerea clasică a fenomenului.
Reacția comunității științifice
Igor Rozhansky, de la Universitatea din Manchester, consideră calculele convingătoare și vede posibilitatea unor teste experimentale care să confirme aceste rezultate. El notează că această componentă neglijată până acum ar putea deschide o nouă cale pentru controlul spinurilor cuantice din materiale, iar în unele cazuri ar putea chiar depăși ca efect interacțiunea electrică tradițională.
Posibile aplicații
Capua vede deja implicații practice ale acestui rezultat: dacă spinurile materialelor pot fi manipulate cu ajutorul componentei magnetice a luminii, se pot dezvolta noi tipuri de senzori bazați pe spin și tehnologii de stocare magnetică mult mai fine și mai eficiente.
Astfel, o descoperire aparent teoretică ar putea duce la inovații în domeniul electronicii și al informaticii cuantice.
Sursa: New Scientist
