Ученые выявили важную роль магнитного поля света во взаимодействии с веществом

Исследование, выполненное учёными Еврейского университета в Иерусалиме, бросает вызов устоявшемуся представлению о базовом законе электромагнетизма, сформулированном Майклом Фарадеем в 1845 году. В течение почти двухсот лет считалось, что вращение плоскости поляризации света в магнитном поле объясняется лишь взаимодействием электрической компоненты света с зарядами в материале.

Тем не менее, новейшая работа иллюстрирует, что магнитный компонент света, ранее считавшийся несущественным, вносит ощутимый и количественно определимый вклад в эффект за счёт взаимодействия со спиновыми состояниями.

Коллектив исследователей во главе с доктором Амиром Капуа и Беньямином Ассулиным из Института электротехники и прикладной физики применил продвинутые математические модели для анализа этого явления. Они установили, что магнитная составляющая света обеспечивает около 17 % величины поворота плоскости поляризации в видимом диапазоне и достигает до 70 % в инфракрасной области. Ранее подобные вклады считались малозначимыми в оптических исследованиях.

Для верификации математических выкладок учёные применили свою модель к кристаллу тербий-галлиевого граната (TGG), который является стандартным материалом для исследования эффекта Фарадея. Вычисления подтвердили значимость магнитной компоненты во взаимодействии, особенно при больших длинах волн. По словам доктора Капуа: «Здесь речь идёт о диалоге света и магнетизма: статическое магнитное поле ‘заворачивает’ свет, а свет в ответ выявляет магнитную природу вещества. Мы обнаружили, что именно магнитная составляющая света проявляется как эффект первого порядка и играет ключевую роль в этом процессе».

Как подчеркнул Беньямин Ассулин, полученные данные демонстрируют, что свет вступает в диалог с веществом посредством своей магнитной компоненты — механизма взаимодействия, долгое время остававшегося в тени. «Иными словами, свет не только освещает материал, но и оказывает на него магнитное воздействие», — добавил доктор Капуа.

Открытие создаёт новые возможности в смежных областях оптики и магнетизма, в том числе для спинтроники — раздела электроники, использующего спин электрона для передачи и хранения данных — а также для усовершенствования оптической записи информации и оптического управления магнитными свойствами. Кроме того, оно может стать основой для развития спиновых квантовых вычислений, требующих точного манипулирования магнитными состояниями.

Источник: iXBT