Mokslininkai nustatė, kad šviesa medžiagoje elgiasi kiek sudėtingiau, nei manyta beveik du šimtmečius. Paaiškėjo, jog reikšmingą vaidmenį atlieka ne tik elektrinė, bet ir magnetinė šviesos dalis. Šis atradimas verčia koreguoti seną prielaidą apie šviesos ir magnetizmo sąveiką.
„Faradėjaus“ efektas buvo aprašytas dar 1845 metais, kai Michaelas Faradėjus parodė, kad magnetinis laukas gali pakeisti šviesos poliarizaciją. Ilgą laiką manyta, kad šį poslinkį lemia tik šviesos elektrinis laukas. Nauji duomenys rodo, kad tokia interpretacija buvo per siaura.
Tyrėjai praneša, kad šviesos magnetinis laukas pats savaime prisideda prie poliarizacijos pasisukimo. Kitaip tariant, šviesa ne tik reaguoja į magnetizmą, bet ir pati aktyviai jį sužadina. Tai atveria platesnį požiūrį į elektromagnetinių bangų elgesį medžiagose.
Kas yra „Faradėjaus“ efektas?
„Faradėjaus“ efektas pasireiškia, kai per skaidrią medžiagą sklindanti šviesa pereina per išorinį magnetinį lauką. Tuomet šviesos poliarizacijos plokštuma pasisuka tam tikru kampu. Kuo stipresnis laukas ir kuo ilgesnis kelias medžiagoje, tuo poslinkis didesnis.
Šviesa gali būti nepoliarizuota arba poliarizuota. Nepoliarizuotoje šviesoje elektromagnetiniai virpesiai vyksta įvairiomis kryptimis, statmenomis sklidimo krypčiai. Poliarizuotoje šviesoje virpesiai susirikiuoja viena kryptimi, tarsi išlygintos audinio gijos.
Iki šiol buvo manoma, kad magnetinis laukas veikia tik per elektrinę šviesos dalį. Tokia schema patogiai aiškino stebimus reiškinius, todėl tapo klasikinio aprašymo pagrindu. Vis dėlto joje nebuvo įvertinta pačios šviesos magnetinė įtaka.
Naujas požiūris ir skaičiavimai
Praėjusiais metais Hebrajų universiteto Jeruzalėje komanda eksperimentiškai aptiko magnetinės šviesos dalies poveikį atvirkštiniam reiškiniui. Ten poliarizuota šviesa medžiagoje sukuria magnetinį momentą. Tai paskatino patikrinti, ar analogiškas mechanizmas veikia ir pačiame „Faradėjaus“ efekte.
Naujajame darbe tyrėjai sujungė eksperimentus su skaičiavimais, paremtais Landau Lifšico Gilberto lygtimi. Ji aprašo magnetizmo dinamiką kietuose kūnuose ir leidžia įvertinti subtilius laukų sąryšius. Modeliavimui pasirinktas terbio galio granatas, plačiai naudojamas optikoje ir telekomunikacijose.
Rezultatai parodė, kad matomoje šviesoje magnetinė dalis sudaro apie septyniolika procentų efekto. Infraraudonojoje srityje jos indėlis išauga iki maždaug septyniasdešimties procentų. Tai reiškia, kad magnetinis šviesos laukas yra ne antraeilis, o esminis veiksnys.
Kodėl tai svarbu?
Fizikas Amiras Kapua pabrėžia, kad šviesa magnetiškai veikia medžiagą, o medžiaga savo ruožtu atskleidžia magnetines savybes per šviesos poslinkį. Tyrėjai aiškina, kad magnetinis laukas sąveikauja ne su elektronu kaip krūviu, o su jo sukinio savybe. Kad sukinys pakryptų, reikia tarsi besisukančio, apskritai poliarizuoto magnetinio lauko.
Toks supratimas leidžia tiksliau valdyti šviesos ir medžiagos sąveiką. Tai gali padėti kuriant jautresnius jutiklius, atminties technologijas ir skaičiavimo sistemas, ypač ten, kur svarbi elektronų sukinio kontrolė. Spintronika, kuri naudoja sukinius informacijai saugoti, čia įgauna naują įrankį.
Galiausiai atradimas primena, kad net gerai aprašytuose reiškiniuose gali slypėti nepastebėtų detalių. Mokslas juda pirmyn ne tik kurdamas naujas teorijas, bet ir peržiūrėdamas senas. Šiuo atveju šviesos magnetinė pusė pagaliau gavo jai priklausantį vaidmenį.
