Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén han descubierto que el componente magnético de la luz desempeña un papel directo en el efecto Faraday, echando por tierra 180 años de creencia de que sólo estaba implicado el campo eléctrico de la luz. Su trabajo muestra que la luz puede ejercer un efecto magnético sobre la materia, no sólo iluminarla. Esta información podría respaldar avances en óptica, espintrónica y tecnologías cuánticas emergentes.
Los hallazgos del equipo, publicados en Nature Informe científicoDemuestre que la parte magnética de la luz, no sólo su parte eléctrica, tiene un efecto significativo y mensurable sobre cómo la luz interactúa con la materia. Este resultado contradice una explicación científica que ha dado forma a la comprensión del efecto Faraday desde el siglo XIX.
La investigación, dirigida por el Dr. Amir Capua y Benjamin Assolin del Instituto de Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada de la Universidad, proporciona la primera evidencia teórica de que el campo magnético oscilante de la luz contribuye directamente al efecto Faraday. Este efecto describe cómo gira la polarización de la luz a medida que viaja a través de un material colocado en un campo magnético constante.
Cómo interactúan la luz y el magnetismo
“En pocas palabras, es una interacción entre la luz y el magnetismo”, dijo el Dr. Capua. “El campo magnético estático ‘tuerce’ la luz, y la luz, a su vez, revela las propiedades magnéticas del material. Lo que hemos descubierto es que la parte magnética de la luz tiene un efecto de primer orden, que es sorprendentemente activo en este proceso”.
Durante casi dos siglos, los científicos atribuyeron el efecto Faraday simplemente a la carga eléctrica de la materia que interactúa con el campo eléctrico de la luz. Una nueva investigación muestra que el campo magnético de la luz desempeña un papel directo al interactuar con el espín nuclear, una contribución que durante mucho tiempo se consideró insignificante.
Calcular la contribución magnética.
Utilizando cálculos avanzados basados en la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG), que describe cómo se comporta el espín en materiales magnéticos, los investigadores demostraron que el campo magnético de la luz puede crear un par magnético en un material similar a un campo magnético estático. “En otras palabras, la luz no sólo ilumina la materia, sino que la afecta magnéticamente”, explica Capua.
Para medir ese efecto, el equipo aplicó su modelo teórico al granate de terbio y galio (TGG), un cristal comúnmente utilizado para estudiar el efecto Faraday. Su análisis mostró que el componente magnético de la luz representa aproximadamente el 17% de la rotación observada en el espectro visible y hasta el 70% en el infrarrojo.
Nuevo camino para la tecnología del futuro
“Nuestros resultados muestran que la luz habla con la materia no sólo a través de su campo eléctrico, sino también a través de su campo magnético, un factor que hasta ahora se ha pasado por alto en gran medida”, afirma Benjamin Assouline.
Los investigadores señalan que esta comprensión revisada del comportamiento magnético de la luz podría abrir la puerta a innovaciones en el almacenamiento óptico de datos, la espintrónica y el control magnético mediante la luz. El trabajo también puede contribuir a futuros avances en la computación cuántica basada en espín.
