Componente Magnetica della Luce Modifica l'Effetto Faraday, Sfida Assunzione Centenaria

Una pubblicazione scientifica del 19 novembre 2025 sulla rivista Scientific Reports introduce una revisione fondamentale nella comprensione dell'interazione tra luce e materia, focalizzandosi sull'Effetto Faraday. La ricerca, condotta presso l'Università Ebraica di Gerusalemme, fornisce la prima prova teorica che la componente magnetica intrinseca della luce esercita un'influenza sostanziale sulla rotazione della polarizzazione luminosa attraverso un materiale, un concetto trascurato per quasi 180 anni dalla sua scoperta.

Storicamente, l'Effetto Faraday, osservato da Michael Faraday nel 1845, è stato attribuito quasi esclusivamente all'interazione tra il campo elettrico della luce e le cariche nel mezzo sotto un campo magnetico statico. La nuova analisi teorica dimostra che il campo magnetico oscillante della luce interagisce attivamente con gli spin magnetici presenti nel materiale, rivelando una "mano magnetica" attiva nel processo. I ricercatori, tra cui il Dottor Amir Capua e lo studente di dottorato Benjamin Assouline del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Fisica Applicata, hanno quantificato questo contributo.

I risultati sono specifici per il materiale e lo spettro analizzati. Nello specifico, è stato calcolato che la componente magnetica della luce è responsabile fino al 70% della rotazione osservata nello spettro infrarosso quando si utilizza il cristallo Terbium Gallium Garnet (TGG). Per lo spettro visibile, questo contributo raggiunge circa il 17% applicato allo stesso materiale. Queste cifre suggeriscono che le interpretazioni sperimentali precedenti potrebbero aver sistematicamente sottostimato l'impatto magnetico della radiazione luminosa in determinate condizioni.

L'interazione diretta con gli spin quantistici è stata analizzata utilizzando calcoli avanzati basati sull'equazione di Landau-Lifshitz-Gilbert, un modello standard per la dinamica degli spin nei materiali magnetici. Questa scoperta teorica apre percorsi per lo sviluppo di tecnologie ottiche e magnetiche avanzate. La possibilità di manipolare gli spin quantistici in modo più diretto attraverso la luce, anziché affidarsi esclusivamente alle correnti elettriche, è di interesse per la spintronica, che sfrutta lo spin per l'elaborazione e l'archiviazione delle informazioni.

Le implicazioni si estendono all'archiviazione dati completamente ottica e allo sviluppo di futuri sistemi di calcolo quantistico basati sullo spin, dove la manipolazione precisa degli stati magnetici è cruciale. La persistenza di un'assunzione che ignorasse il ruolo della componente magnetica della luce per quasi due secoli è notevole, attribuibile in parte alla debolezza apparente delle forze magnetiche rispetto a quelle elettriche nei materiali storicamente studiati. La conclusione dei ricercatori è che la luce "comunica" con la materia non solo elettricamente, ma anche magneticamente, con questo effetto di primo ordine in contesti specifici.