Вчені відкрили неочікувану магнітну складову світла, що може змінити майбутнє технологій
Історія вивчення електрики та світла нерозривно пов’язана з іменами видатних учених — Ньютона, Франкліна, Максвелла, Едісона та Тесли. Проте в галузі електромагнетизму особливо вирізняється Майкл Фарадей — самоучка з бідної родини, який став одним із найвпливовіших дослідників XIX століття. Він відкрив електромагнітну індукцію, що лежить в основі сучасних турбін, а також описав ефект Фарадея — взаємодію світла та магнетизму. За свої заслуги він навіть отримав пропозицію звання лицаря, але відмовився, бажаючи залишитися «простим містером Фарадеєм».
Саме ефект Фарадея у 1845 році вперше показав, що магнітне поле може впливати на світло. Під час експерименту з поляризованим світлом і магнітами Фарадей помітив слабке мерехтіння, яке підтвердило — електромагнітне поле змінює властивості світлової хвилі.
Минуло майже два століття, але дослідження взаємодії світла та магнетизму досі приносять нові сюрпризи. У статті в журналі Scientific Reports фізики Бенджамін Ассулайн та Амір Капуа з Єврейського університету в Єрусалимі повідомили про відкриття, яке змінює уявлення про природу світла: світло має не лише електричний вплив, а й активну магнітну складову.
За словами Капуа, статичне магнітне поле «скручує» світлову хвилю, а світло, проходячи через матеріал, виявляє його магнітні властивості. Раніше вважалося, що магнітна частина світла надто слабка, щоб мати значення, однак нові результати показують протилежне.
Використовуючи рівняння Ландау—Ліфшица—Гілберта, науковці довели, що світло створює «магнітний момент», який поводиться подібно до звичайного магнітного поля. Коли вони застосували модель до терабій-галієвого гранату (TGG) — матеріалу, який традиційно використовують для дослідження ефекту Фарадея — виявилося, що магнітна складова світла забезпечує:
- 17% атомного обертання у видимому спектрі,
- до 75% — в інфрачервоному діапазоні з довжинами хвиль до 1300 нм.
Це відкриття приголомшило науковців: такої сильної дії від світлового магнетизму ніхто не очікував.
Фізик Ігор Рожанський з Університету Манчестера, коментуючи дослідження, зазначив, що перегляд ролі магнітної складової світла може відкрити нові методи керування атомними спінами. А точне управління спіновими процесами, за прогнозами New Scientist, може стати основою для створення нових сенсорів та надщільних магнітних накопичувачів.
Експерименти Фарадея колись надихнули Джеймса Кларка Максвелла на формулювання рівнянь, які визначили обличчя сучасної технологічної цивілізації. І тепер, через 180 років після його відкриттів, стає очевидно: світло приховує ще багато таємниць, які можуть перевернути уявлення про фізику та подарувати людству нові технологічні можливості.