Протягом майже двох століть зв’язок між світлом, магнетизмом і матеріалами був зрозумілий через ефект Фарадея, явище, яке вперше спостерігав Майкл Фарадей у 1845 році. Тепер нові дослідження показують, що цей зв’язок є більш тонким, ніж вважалося раніше, і магнітна складова світла відіграє напрочуд важливу роль у його взаємодії з певними матеріалами.
Оригінальний ефект Фарадея: історичний огляд
Фарадей виявив, що коли світло під впливом магнітного поля проходить через певні речовини (наприклад, скло, збагачене борною кислотою та оксид свинцю), його поляризація обертається. Переважаючим поясненням було те, що це обертання відбувалося через взаємодію між магнітним полем, електричними зарядами всередині матеріалу та електричною складовою самого світла.
Вважалося, що магнітна складова світла має незначний вплив або взагалі не впливає. Ця модель була прийнята протягом майже двох століть.
Нові відкриття: на перший план виходить магнітна складова
Дослідники Амір Капуа та Бенджамін Ассулін з Єврейського університету в Єрусалимі поставили під сумнів це давнє припущення. Їхні розрахунки демонструють, що за певних умов магнітна складова світла взаємодіє з матеріалами, потенційно пояснюючи значну частину спостережуваного ефекту Фарадея.
Ключ криється в поляризації світла. Коли світло має циркулярну поляризацію, тобто його магнітне поле має спіралеподібну форму, як штопор, воно сильніше взаємодіє з магнітними обертаннями всередині певних матеріалів.
Тербій-галієвий гранат (TGG): практичне дослідження
Дослідники виявили, що коли експеримент Фарадея було повторено з використанням тербій-галієвого гранату (TGG), магнітного матеріалу, магнітна взаємодія могла пояснити 17% ефекту з видимим світлом і до 70% з інфрачервоним світлом. Це означає, що в деяких матеріалах вплив магнітної складової світла далеко не незначний.
Це раніше не вивчалося, оскільки магнітні сили в таких матеріалах, як скло Фарадея, відносно слабкі порівняно з електричними силами. Крім того, спіни в цих матеріалах не завжди узгоджуються з магнітною складовою світла. Але циркулярно поляризоване світло змінює цю динаміку.
Наслідки та майбутні застосування
Ігор Рожанський, фізик з Манчестерського університету, підтверджує, що розрахунки переконливі і потребують подальшої експериментальної перевірки. Результати відкривають нові можливості для маніпулювання обертаннями всередині матеріалів, що потенційно призведе до вдосконалення таких технологій, як датчики обертання та жорсткі диски.
Можливість керувати магнітними обертаннями за допомогою світла може зробити революцію в технологіях зберігання й обробки даних.
Підсумовуючи, зв’язок між світлом і магнетизмом, який вперше з’ясував Фарадей, тепер виявляється ще складнішим, ніж вважалося раніше. Магнітний компонент світла, який довго вважався незначним, може стати ключем до маніпулювання матеріалами на фундаментальному рівні, провіщаючи нову еру спінових технологій.
