1845-ben Michael Faraday fizikus kísérlete adta az első közvetlen bizonyítékot arra, hogy az elektromágnesesség és a fény összefüggésben állnak egymással. Most izraeli kutatók kiderítették, hogy ez a kapcsolat még erősebb, mint azt Faraday elképzelte. Eredményeiket a Scientific Reports szaklapban publikálták.
Faraday bórsavval és ólom-oxiddal kezelt egy üveglapot, majd erős mágneses mezőben ezen az üvegen keresztül sugárzott fényt. A fizikus felfedezte, hogy a kísérletben megváltozott a fény polarizációja: mire a fény kilépett az üvegből, elfordult a fény polarizációs síkja. Ezt a jelenséget ma már Faraday-effektusként ismeri a fizika.
A jelenség magyarázata sokáig az volt, hogy a mágneses mező, az üvegben lévő elektromos töltések és a fény elektromos komponenseinek együttes kölcsönhatása eredményezi az elfordulást. Ugyanakkor ezek a tényezők nem egyforma mértékben járulnak hozzá a Faraday-effektushoz, és a közvélekedés sokáig az volt, hogy a fény mágneses komponenseinek hatása gyakorlatilag elhanyagolható. Ennek mond ellent az izraeli Hebrew University of Jerusalem két kutatója, Amir Capua és Benjamin Assouline tanulmánya.
Capua szerint két oka van annak, hogy a kutatók nem gondolták, hogy a fény mágneses komponense szerepet játszik a Faraday-effektusban. Egyrészt az, hogy az olyan anyagokban, mint az üveg, a mágneses erők viszonylag gyengék az elektromos erőkhöz képest. Másrészt, amikor ezek az anyagok mágneseződnek, alkotóelemeik kvantumspinjei általában nincsenek szinkronban a fényhullámok mágneses komponensével, ami arra utal, hogy a kettő nem hat egymásra erősen. (A spin az elemi részecskék egyik kvantumfizikai jellemzője, a részecske viselkedésének egyik leíró összetevője.)
Capua és Assouline rájöttek, hogy amikor a fény mágneses komponense körkörösen polarizált, akkor sokkal intenzívebben léphet kölcsönhatásba az üveg mágneses spinjeivel. A két kutató kimutatta, hogy ha Faraday kísérletét üveg helyett egy terbium-gallium-gránát (TGG) nevű kristállyal ismétlik meg, a mágneses kölcsönhatás a Faraday-effektus 17 százalékát is kiteheti, ha látható fény halad keresztül az anyagon. Infravörös fény esetében ez a szám még magasabb, akár 70 százalék.
A kutatást kommentáló Igor Rozhansky, a University of Manchester kutatója szerint Capuáék számításai meggyőzőek és az eddig elhanyagolt mágneses komponens kutatása új lehetőséget nyújthat az anyagok spinjeinek manipulálására. Capua szerint már most elképzelhető, hogy felfedezésük végül új típusú érzékelők és merevlemezek megjelenését fogja eredményezni.
