O teorie veche de 180 de ani despre efectul Faraday și polarizarea luminii a fost infirmată

Pe scurt:

• O teorie veche de 180 de ani despre efectul Faraday a fost infirmată: componenta magnetică a luminii contribuie semnificativ la polarizarea acesteia.
• Cercetătorii au demonstrat că efectul Faraday implică atât câmpul electric, cât și cel magnetic, cu o contribuție magnetică de până la 70% în infraroșu.
• Descoperirea are implicații majore pentru spintronica și tehnologia cuantică, oferind noi metode de control al spinului electronic prin lumină.
• Studiul, realizat pe cristalul Terbiu-Galliu-Granat, a fost publicat în Nature Communications și deschide perspective pentru aplicații în senzori și memorii.

Efectul Faraday și polarizarea luminii în lumina noilor descoperiri

O echipă de cercetători a demonstrat recent că efectul Faraday implică nu doar componenta electrică, ci și componenta magnetică a luminii. Această interacțiune influențează polarizarea luminii când aceasta traversează un material supus unui câmp magnetic.

Efectul Faraday, descris pentru prima dată în 1845, explică modificarea direcției de polarizare a luminii în prezența unui câmp magnetic aplicat unui mediu transparent. Lumina polarizată are oscilațiile electromagnetice ordonate într-o singură direcție, spre deosebire de lumina nepolarizată.

O nouă perspectivă asupra efectului Faraday și spinului electronic

Contrar ipotezei vechi de 180 de ani, care atribuia modificarea polarizării doar componentei electrice a luminii, studiul recent arată că și componenta magnetică contribuie semnificativ. Cercetătorii de la Universitatea Ebraică din Ierusalim au combinat date experimentale cu modele bazate pe ecuația Landau-Lifshitz-Gilbert pentru a analiza interacțiunea în cristalul Terbiu-Galliu-Granat.

Rezultatele indică o contribuție de aproximativ 17% a componentei magnetice în spectrul vizibil și până la 70% în infraroșu, ceea ce contrazice presupunerile anterioare. Astfel, câmpul magnetic oscilant al luminii joacă un rol activ în efectul Faraday.

Implicarea spinului electronic în interacțiunea luminii cu materia

Fizicianul Amir Capua explică faptul că lumina influențează magnetic materia prin câmpul său magnetic static, care „răsucește” lumina. Această interacțiune afectează spinul electronic, o proprietate fundamentală a electronilor, și nu sarcina lor electrică.

Spinul este descris ca o „mică sarcină care se rotește în jurul axei sale”. Pentru a modifica direcția spinului, câmpul magnetic trebuie să fie circular polarizat, exercitând un cuplu asupra spinului electronului, spre deosebire de câmpul electric care acționează liniar asupra sarcinii.

Descoperirea oferă perspective noi pentru controlul luminii și materiei, cu aplicații potențiale în senzori, memorii și tehnologie cuantică, în special în manipularea qubiților prin spin. Domeniul spintronicii ar putea beneficia direct, permițând controlul informației magnetice prin lumină, după cum afirmă inginerul Benjamin Assouline.

Studiul publicat în Nature Communications subliniază că fenomenele electromagnetice încă pot ascunde proprietăți fundamentale neexplorate.

Sursa originală a acestui articol este https://www.descopera.ro/stiinta/20984153-o-teorie-veche-de-180-de-ani-despre-lumina-tocmai-a-fost-infirmata (link)