Magnetische Lichtkomponente beeinflusst Faraday-Effekt signifikant, neue Theorie belegt

Forscher der Hebräischen Universität Jerusalem haben eine 180 Jahre alte wissenschaftliche Annahme zum Faraday-Effekt fundamental infrage gestellt. Eine theoretische Arbeit, publiziert am 19. November 2025 in Scientific Reports, belegt, dass die magnetische Komponente des Lichts aktiv die Wechselwirkung von Licht mit Materie moduliert. Bisher wurde die Rotation der Polarisationsebene des Lichts beim Durchgang durch ein Material unter Magnetfeldeinfluss fast ausschließlich der Wechselwirkung des elektrischen Feldes des Lichts mit den elektrischen Ladungen im Material zugeschrieben.

Die federführenden Wissenschaftler Dr. Amir Capua und der Doktorand Benjamin Assouline von der Abteilung für Elektrotechnik und Angewandte Physik zeigten durch fortschrittliche Berechnungen auf Basis der Landau-Lifshitz-Gilbert-Gleichung, dass das oszillierende Magnetfeld des Lichts direkt mit den magnetischen Spins im Material interagiert. Diese Berechnungen lieferten den ersten theoretischen Beweis dafür, dass das Lichtmagnetfeld eine magnetische Kraft im Material erzeugt, vergleichbar mit der Wirkung eines externen statischen Magneten. Dr. Capua fasst die Implikation zusammen: Das Licht kommuniziert mit der Materie nicht ausschließlich elektrisch, sondern auch magnetisch, wobei der magnetische Anteil einen primären Effekt aufweist.

Zur Quantifizierung des Effekts wurde Terbium-Gallium-Granat (TGG, Tb3Ga5O12) herangezogen, ein Kristall, der häufig für Faraday-Isolatoren verwendet wird. Die Ergebnisse sind spezifisch: Im Infrarotspektrum trägt die magnetische Komponente des Lichts bis zu 70 Prozent zur Polarisationrotation bei. Im sichtbaren Spektrum liegt dieser Anteil bei etwa 17 Prozent. Diese Quantifizierung deutet darauf hin, dass frühere experimentelle Interpretationen den magnetischen Einfluss des Lichts systematisch unterschätzt haben könnten.

Die Entdeckung des Faraday-Effekts durch Michael Faraday erfolgte im Jahr 1845. Die aktuelle Forschung von Capua und Assouline erzwingt eine Neubewertung dieses fundamentalen Verständnisses, das fast zwei Jahrhunderte Bestand hatte. Die technologischen Implikationen dieser theoretischen Verfeinerung sind weitreichend und eröffnen Pfade für zukünftige Entwicklungen in Bereichen wie der Spintronik, der optischen Datenspeicherung und der lichtbasierten Steuerung magnetischer Zustände. Benjamin Assouline merkte an, dass diese Erkenntnis auch Fortschritte in der spinbasierten Quantencomputertechnologie vorantreiben könnte.

Die nächste Herausforderung für die Forscher besteht darin, Experimente zu entwerfen, die diesen magnetischen Einfluss direkt und isoliert von der dominierenden elektrischen Komponente nachweisen können.