Долгое время считалось, что свет воздействует на материю исключительно своим электрическим полем. Новое исследование кардинально меняет это представление, показывая, что магнитная составляющая света играет активную роль во взаимодействии с веществом. Это открытие перекраивает наше понимание классического эффекта Фарадея и открывает путь к инновациям в оптике и квантовых технологиях.
Ученые из Еврейского университета в Иерусалиме обнаружили, что магнитный компонент света играет прямую и измеримую роль в эффекте Фарадея. Это бросает вызов убеждению, существовавшему на протяжении 180 лет, согласно которому в этом явлении участвует только электрическое поле света. Работа исследователей демонстрирует, что свет не просто освещает материю, а может оказывать на нее магнитное воздействие, что имеет огромное значение для развития оптики, спинтроники и новых квантовых технологий.
Результаты, опубликованные в издании Scientific Reports журнала Nature, подтверждают: магнитная часть света, а не только электрическая, оказывает значимое и измеримое влияние на взаимодействие света с материалами. Это открытие опровергает научное объяснение, которое формировало понимание эффекта Фарадея с XIX века.
Исследование, проведенное доктором Амиром Капуа и Бенджамином Ассулином из Института электротехники и прикладной физики университета, впервые предоставило теоретические доказательства прямого вклада осциллирующего магнитного поля света в эффект Фарадея. Этот эффект описывает вращение поляризации света при его прохождении через материал, помещенный в постоянное магнитное поле.
«Проще говоря, это взаимодействие света и магнетизма», – объясняет доктор Капуа. – «Статическое магнитное поле «скручивает» свет, а свет, в свою очередь, раскрывает магнитные свойства материала. Мы обнаружили, что магнитная часть света оказывает эффект первого порядка, она удивительно активна в этом процессе».
Почти два столетия ученые приписывали эффект Фарадея исключительно взаимодействию электрического поля света с электрическими зарядами в материи. Новое исследование демонстрирует, что магнитное поле света также играет прямую роль, взаимодействуя с атомными спинами, – вклад, который долгое время считался незначительным.
Используя передовые расчеты, основанные на уравнении Ландау-Лифшица-Гилберта (LLG), которое описывает поведение спинов в магнитных материалах, исследователи продемонстрировали, что магнитное поле света способно генерировать магнитный крутящий момент внутри материала, подобно статическому магнитному полю. Доктор Капуа подчеркивает: «Иными словами, свет не просто освещает материю, он оказывает на нее магнитное воздействие».
Чтобы измерить степень этого влияния, команда применила свою теоретическую модель к тербий-галлиевому гранату (TGG) – кристаллу, который часто используется для изучения эффекта Фарадея. Их анализ показал, что магнитный компонент света ответственен примерно за 17% наблюдаемого вращения в видимом спектре и до 70% в инфракрасном диапазоне.
«Наши результаты показывают, что свет «общается» с материей не только через свое электрическое поле, но и через свое магнитное поле – компонент, который до сих пор в значительной степени игнорировался», – комментирует Бенджамин Ассулин.
Исследователи отмечают, что это пересмотренное понимание магнитного поведения света может открыть новые возможности для инноваций в области оптического хранения данных, спинтроники и магнитного управления с помощью света. Полученные результаты также способны внести вклад в будущие разработки в области квантовых вычислений, основанных на спине.
