Per quasi due secoli, la connessione tra luce, magnetismo e materiali è stata compresa attraverso l’effetto Faraday, un fenomeno osservato per primo da Michael Faraday nel 1845. Una nuova ricerca ora suggerisce che questa relazione è più sfumata di quanto si credesse in precedenza, con la componente magnetica della luce che gioca un ruolo sorprendentemente significativo nel modo in cui interagisce con determinati materiali.
L’effetto Faraday originale: una panoramica storica
Faraday scoprì che quando la luce passa attraverso determinate sostanze (come il vetro mescolato con acido boracico e ossido di piombo) mentre è esposta a un campo magnetico, la sua polarizzazione ruota. La spiegazione consolidata sosteneva che questa rotazione avvenisse a causa dell’interazione tra il campo magnetico, le cariche elettriche all’interno del materiale e la componente elettrica della luce stessa.
Il presupposto era che la componente magnetica della luce avesse un effetto minimo o nullo. Questo è stato il modello accettato per quasi due secoli.
Nuove scoperte: la componente magnetica fa un passo avanti
I ricercatori Amir Capua e Benjamin Assouline dell’Università Ebraica di Gerusalemme hanno messo in discussione questa ipotesi di lunga data. I loro calcoli dimostrano che, in condizioni specifiche, la componente magnetica della luce interagisce con i materiali, spiegando potenzialmente una parte sostanziale dell’effetto Faraday osservato.
La chiave sta nella polarizzazione della luce. Quando la luce è polarizzata circolarmente, ovvero il suo campo magnetico si muove a spirale come un cavatappi, interagisce più fortemente con gli spin magnetici all’interno di determinati materiali.
Terbium Gallium Garnet (TGG): un caso di studio rivelatore
I ricercatori hanno scoperto che ripetendo l’esperimento di Faraday utilizzando il Terbium Gallium Garnet (TGG), un materiale magnetico, l’interazione magnetica potrebbe rappresentare il 17% dell’effetto con la luce visibile e fino al 70% con la luce infrarossa. Ciò suggerisce che in alcuni materiali, la componente magnetica dell’influenza della luce è tutt’altro che trascurabile.
Questo non era stato studiato in precedenza perché le forze magnetiche all’interno di materiali come il vetro di Faraday sono relativamente deboli rispetto alle forze elettriche. Inoltre, gli spin di questi materiali non sempre si allineano con la componente magnetica della luce. Ma la luce polarizzata circolarmente cambia questa dinamica.
Implicazioni e applicazioni future
Igor Rozhansky, fisico dell’Università di Manchester, conferma che i calcoli sono convincenti e giustificano un’ulteriore verifica sperimentale. I risultati aprono nuove strade per manipolare gli spin all’interno dei materiali, portando potenzialmente a progressi in tecnologie come sensori basati sullo spin e dischi rigidi.
La capacità di controllare gli spin magnetici utilizzando la luce potrebbe rivoluzionare le tecnologie di archiviazione e rilevamento dei dati.
In conclusione, il rapporto tra luce e magnetismo, messo in luce per la prima volta da Faraday, si rivela ora ancora più intricato di quanto si pensasse in precedenza. La componente magnetica della luce, a lungo considerata insignificante, potrebbe rappresentare la chiave per manipolare i materiali a un livello fondamentale, preannunciando una nuova era di tecnologie basate sullo spin.
