Komponen Magnetik Cahaya Mempengaruhi Efek Faraday, Menantang Asumsi 180 Tahun

Sebuah terobosan teoretis signifikan dalam fisika fundamental telah dipublikasikan, menantang model mapan mengenai interaksi antara cahaya dan materi. Penelitian inti ini, yang diterbitkan pada 19 November 2025 dalam jurnal Scientific Reports, menyajikan bukti bahwa komponen magnetik dari cahaya secara aktif membentuk interaksi gelombang elektromagnetik dengan sifat magnetik suatu material. Temuan ini secara fundamental meninjau kembali pemahaman yang telah bertahan sejak penemuan efek tersebut oleh Michael Faraday pada tahun 1845.

Inti dari penemuan ini adalah kuantifikasi peran medan magnet yang berosilasi dalam cahaya, yang sebelumnya diasumsikan memiliki pengaruh minimal dibandingkan dengan komponen listriknya. Para peneliti dari Hebrew University of Jerusalem, termasuk Dr. Amir Capua dan mahasiswa doktoral Benjamin Assouline dari Departemen Teknik Elektro dan Fisika Terapan, memberikan bukti teoretis pertama bahwa medan magnet cahaya berkontribusi substansial terhadap Efek Faraday. Efek Faraday secara historis didefinisikan sebagai rotasi bidang polarisasi cahaya ketika melewati suatu material yang diletakkan dalam medan magnet statis, di mana interaksi ini secara tradisional dikaitkan hampir seluruhnya dengan medan listrik cahaya.

Dalam studi yang berfokus pada kristal Terbium Gallium Garnet (TGG), material yang umum digunakan dalam perangkat magnetometri optik, perhitungan menunjukkan bahwa komponen magnetik cahaya bertanggung jawab atas rotasi hingga 70% dalam spektrum inframerah. Untuk spektrum cahaya tampak, kontribusi magnetik ini diperkirakan sekitar 17% dari total rotasi polarisasi. Dr. Capua menekankan bahwa ini menunjukkan cahaya 'berkomunikasi' dengan materi secara magnetis, bukan hanya secara elektrik, dengan bagian magnetik cahaya memiliki efek orde pertama yang signifikan dalam proses Faraday.

Secara metodologis, tim peneliti menggunakan kerangka kerja yang berakar pada dinamika spin, memanfaatkan persamaan Landau–Lifshitz–Gilbert, standar dalam pemodelan sistem magnetik. Dengan menganalisis bagaimana medan magnet yang berosilasi dari cahaya berinteraksi dengan spin elektronik dalam material, mereka menunjukkan bahwa medan ini dapat menghasilkan torsi magnetik internal yang serupa dengan torsi yang dihasilkan oleh medan statis. Hasil ini menantang asumsi lama bahwa hanya medan listrik yang terlibat dalam proses tersebut, menyoroti peran medan magnet optik dalam interaksi cahaya-spin di samping efek utama dari medan listrik.

Implikasi teknologi dari penyempurnaan teoretis ini sangat luas dan membuka jalur untuk pengembangan perangkat canggih. Pengakuan bahwa medan magnet cahaya adalah partisipan aktif dalam rotasi Faraday memperluas perangkat yang tersedia bagi para insinyur dan fisikawan yang berupaya merancang sistem untuk komunikasi optik, sensor, dan teknologi kuantum. Secara khusus, penemuan ini dapat memajukan teknologi di bidang spintronik, penyimpanan data optik, dan kontrol magnetik berbasis cahaya, termasuk potensi kemajuan dalam komputasi kuantum berbasis spin.

Penelitian ini mewakili penyempurnaan fundamental yang dapat memengaruhi interpretasi eksperimen magneto-optik yang sudah ada. Nilai konstanta Verdet yang dihitung untuk TGG menunjukkan bahwa pengaruh magnetik cahaya mungkin telah diremehkan secara sistematis dalam analisis sebelumnya. Karya dari Hebrew University of Jerusalem ini meletakkan dasar teoretis yang lebih lengkap untuk rekayasa material optik dan magnetik di masa depan.