Pretpostavka Stara 180 Godina Opovrgnuta: Magnetno Polje Svetlosti Značajno Utiče na Faradejev Efekat

Pretpostavka iz 1845. preispitana

Naučni tim sa Hebrew University of Jerusalem otkrio je da magnetna komponenta svetlosti značajno doprinosi Faradejevom efektu — fenomenu u kome polje spoljnog magneta menja ugao polarizacije svetlosnog snopa koji prolazi kroz providan materijal.

Šta je novo?

Tradicionalno se smatralo da ovaj efekat nastaje isključivo zbog interakcije električnog polja elektromagnetnog talasa sa nabojem elektrona u materijalu. Novo istraživanje, kombinacija eksperimentalnih nalaza i proračuna zasnovanih na Landau–Lifshitz–Gilbert jednačini, pokazuje da oscilujuće magnetno polje svetlosti ima nezanemarljiv, pa čak i dominantan doprinos u određenim talasnim dužinama.

Model i rezultati

Istraživači su koristili modele zasnovane na kristalu terbijum-galijum-garnet (TGG), materijalu često korišćenom u optičkim vlaknima i telekomunikacionim uređajima. Proračuni ukazuju da magnetno polje svetlosti doprinosi približno 17 % ukupnog Faradejevog efekta za vidljive talasne dužine i oko 70 % u infracrvenom opsegu.

„Svetlost ne samo da osvetljava materiju, ona i magnetno utiče na nju. Statično magnetno polje 'uvija' svetlost, a svetlost zauzvrat otkriva magnetska svojstva materijala“, kaže fizičar Amir Capua.

Mehanizam: magnetno polje deluje na spin

Iako električno polje utiče pretežno na naboj elektrona, rad pokazuje da magnetno polje deluje direktno na spin elektrona — unutrašnju, kvantnu osobinu koja nosi magnetni moment. Capua objašnjava da za uticaj na spin magnetno polje mora imati kružnu polarizaciju, odnosno „vrnuti se“ oko ose, čime vrši obrtni moment (torque) na spin, dok električno polje deluje linearno na naboj.

Moguće primene

Ovaj pomak u razumevanju otvara nove puteve za precizniju kontrolu svetla i materije, sa potencijalnim primenama u:

• senzorima visokih performansi,
• memorijskim uređajima i spintronici (tehnologijama koje koriste spin umesto naboja),
• kontroli spin-baziranih kubita u kvantnim računarima.

Zašto je ovo važno?

Otkrivanje značajne uloge magnetnog dela svetlosti u dobro proučenom fenomenu podseća nas da čak i dugo uspostavljeni modeli mogu da kriju neotkrivene aspekte. Studija je objavljena u časopisu Scientific Reports, a njeni nalazi mogu podstaći nova eksperimentalna i teorijska istraživanja u optici i magnetizmu.

Reference: Hebrew University of Jerusalem (eksperimenti), Landau–Lifshitz–Gilbert jednačina, terbijum-galijum-garnet (TGG), Scientific Reports.