Израильские физики почти через два века "поправили" Майкла Фарадея

Физики Еврейского университета Иерусалима показали, что не только электрическая, но и магнитная компонента света участвует в эффекте Фарадея, и уточнили представление, господствовавшее 180 лет.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Свет представляет собой электромагнитное излучение, то есть у него есть и электрическая, и магнитная компоненты. Ученые впервые теоретически и на экспериментах доказали, что не только электрическая, но и магнитная компонента света вносит прямой вклад в эффект Фарадея – вращение плоскости поляризации света при прохождении через материал в постоянном магнитном поле.

Со времени открытия эффекта Майклом Фарадеем в 1845 году считалось, что вращение плоскости поляризации возникает исключительно из-за взаимодействия электрического поля света с зарядами в веществе. Новое исследование показывает, что магнитное поле света, которое до сих пор считали несущественным для эффекта Фарадея, дает измеримый и прямой вклад через взаимодействие со спинами частиц материала.

Используя расчеты на основе классического уравнения Ландау-Лифшица-Гилберта, описывающего изменение спинов в магнитных системах, исследователи показали, что магнитное поле света создает внутри материала магнитный крутящий момент. "Свет не просто освещает материал, магнитная компонента света закручивает частицы", – поясняют физики.

Команда применила модель к тербий-галлиевому гранату – кристаллу, широко используемому для измерения эффекта Фарадея. Оказалось, что магнитное поле света дает около 17% силы крутящего момента на видимых длинах волн и до 70% в инфракрасном диапазоне. Это полностью меняет представление о силах, действующих при эффекте Фарадея.

Ученые считают, что более точное представление об эффекте Фарадея открывает новые возможности в спинтронике, оптическом хранении данных и управлении магнитным полем с помощью света.