Свет не такой, как мы думаем: 180-летняя теория оказалась неверной

Ученые недавно обнаружили взаимодействие электромагнитной волны с ее собственной магнитной составляющей при прохождении через вещество. Таким образом физики опровергли 180-летнюю теорию, которая учитывала только взаимодействие света с его электрическим полем. Результаты исследования бросают вызов традиционному пониманию эффекта Фарадея. Это основополагающий принцип электромагнетизма. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Эффект Фарадея был впервые описан в 1845 году Майклом Фарадеем, и таким образом было получено одно из первых свидетельств взаимодействия магнетизма и волн света. Эффект Фарадея описывает, как на луч света, проходящий через прозрачный материал, воздействует на магнитное поле. В частности, это приводит к изменению направления поляризации луча света.

Свет может быть не поляризованным или поляризованным. Когда свет не поляризован, его электромагнитные колебания происходят в различных направлениях, перпендикулярно плоскости распространения. Но, когда свет поляризован, эти колебания упорядочены вдоль одного направления.

Долгое время считалось, что влияние эффекта Фарадея на поляризацию света обусловлено исключительно взаимодействием электрической составляющей электромагнитных колебаний с магнетизмом материала и дополнительным магнитным полем.

Ранее физики экспериментально продемонстрировали четкое влияние магнитной составляющей в противоположность эффекту Фарадея, когда поляризация света создает магнитный момент в материале.

В новом исследовании ученые объединили результаты своего эксперимента со сложными расчетами, основанными на уравнении Ландау–Лифшица–Гилберта, которое описывает динамику магнетизма в твердых материалах, чтобы определить, может ли это же взаимодействие проявляться и в самом эффекте Фарадея.

В качестве основы для своих расчетов они использовали физические модели тербий-галлиевого граната – кристалла, способного намагничиваться.

Расчеты показали, что магнитное поле света составляет около 17% эффекта Фарадея в видимом диапазоне длин волн и 70% в инфракрасном – что далеко не так незначительно, как предполагалось ранее.

В результате физики показали, что эффект Фарадея напрямую зависит от колеблющегося магнитного поля света, а не только от электрического поля света, как считалось ранее.

По словам ученых, свет не просто освещает вещество, он оказывает на него магнитное воздействие. Статическое магнитное поле "закручивает" свет, а свет, в свою очередь, раскрывает магнитные свойства материала.

Обнаружение этого ранее неизвестного взаимодействия в эффекте Фарадея может дать ученым возможность более точно управлять светом и материей. Это исследование открывает новые пути для исследований в области оптики, магнетизма, квантовых вычислений и хранения информации, говорят физики.

Как уже писал Фокус, "маленький Эйнштейн" из Бельгии получил докторскую степень по квантовой физике. 15-летний Лоран Симонс стал одним из самых молодых в мире докторов наук.