Pesquisadores da Universidade Hebraica de Jerusalém descobriram que a parte magnética da luz exerce um papel direto no Efeito Faraday, desafiando uma crença de 180 anos que afirmava que apenas o campo elétrico da luz estava envolvido. O trabalho deles mostra que a luz pode exercer influência magnética sobre a matéria, não apenas iluminá-la. Essa percepção pode apoiar avanços em ótica, spintrônica e tecnologias quânticas emergentes.
As descobertas da equipe, publicadas na Scientific Reports da Nature, mostram que a porção magnética da luz, e não apenas a parte elétrica, tem uma influência significativa e mensurável na forma como a luz interage com materiais. Esse resultado contradiz uma explicação científica que moldou a compreensão do Efeito Faraday desde o século XIX.
O estudo, liderado pelo Dr. Amir Capua e Benjamin Assouline do Instituto de Engenharia Elétrica e Física Aplicada da universidade, oferece a primeira evidência teórica de que o campo magnético oscilante da luz contribui diretamente para o Efeito Faraday. Esse efeito descreve como a polarização da luz gira ao passar por um material colocado em um campo magnético constante.
Como Luz e Magnetismo Interagem
“De forma simples, é uma interação entre luz e magnetismo”, diz o Dr. Capua. “O campo magnético estático ‘torce’ a luz, e a luz, por sua vez, revela as propriedades magnéticas do material. O que descobrimos é que a parte magnética da luz tem um efeito de primeira ordem, surpreendentemente ativa nesse processo.”
Durante quase dois séculos, os cientistas atribuíram o Efeito Faraday exclusivamente ao campo elétrico da luz interagindo com cargas elétricas na matéria. O novo estudo mostra que o campo magnético da luz também desempenha um papel direto ao interagir com spins atômicos, uma contribuição há muito considerada insignificante.
Calculando a Contribuição Magnética
Utilizando cálculos avançados baseados na equação de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG), que descreve como os spins se comportam em materiais magnéticos, os pesquisadores demonstraram que o campo magnético da luz pode gerar torque magnético dentro de um material de maneira semelhante a um campo magnético estático. Capua explica: “Em outras palavras, a luz não apenas ilumina a matéria, ela a influencia magneticamente.”
Para medir a extensão dessa influência, a equipe aplicou seu modelo teórico ao Gálio de Turbânia (TGG), um cristal comumente usado para estudar o Efeito Faraday. Sua análise revelou que a componente magnética da luz é responsável por cerca de 17% da rotação observada no espectro visível e até 70% no infravermelho.
Novos Caminhos para Tecnologias Futuras
“Nossos resultados mostram que a luz ‘se comunica’ com a matéria não apenas por meio de seu campo elétrico, mas também através de seu campo magnético, uma componente que tem sido amplamente negligenciada até agora”, diz Benjamin Assouline.
Os pesquisadores observam que essa compreensão revisada do comportamento magnético da luz pode abrir portas para inovações em armazenamento de dados ópticos, spintrônica e controle magnético usando luz. O trabalho também pode contribuir para futuros desenvolvimentos em computação quântica baseada em spins.