Científicos de Israel desafían 180 años de física con un hallazgo sobre la luz

Un grupo de investigadores en Israel logró demostrar que la luz interactúa con la materia mediante su componente magnético, no solo a través de su campo eléctrico, como se creía hasta el momento.

La investigación fue encabezada por Amir Capua y Benjamin Assouline en la Universidad Hebrea de Jerusalén.

Los resultados fueron publicados en la revista Scientific Reports y ponen en duda los fundamentos aceptados desde 1845 sobre el Efecto Faraday.

Muestran que la luz, al atravesar materiales sujetos a un campo magnético constante, puede influir magnéticamente en su entorno. Este hallazgo contradice la explicación vigente desde hace más de 180 años que atribuía el fenómeno únicamente a la acción del campo eléctrico de la luz sobre la materia.

Según lo divulgado por los autores, el descubrimiento abre nuevas posibilidades en óptica, magnetismo y tecnología cuántica.

El Efecto Faraday bajo nueva luz

El Efecto Faraday se conoce como el fenómeno que provoca la rotación de la polarización de la luz al pasar por un material expuesto a un campo magnético.

Representó un hito para la física y la tecnología desde el siglo XIX, ya que permitió entender de qué manera la luz y el magnetismo pueden relacionarse dentro de los materiales.

A partir de su descubrimiento, surgieron aplicaciones en telecomunicaciones, láseres y sistemas de almacenamiento óptico.

Este fenómeno también ayudó a fundamentar el desarrollo del electromagnetismo moderno y la óptica. Influyó en la elaboración de nuevas teorías y en la construcción de dispositivos hoy presentes en la vida cotidiana.

Desde que Michael Faraday lo describió en 1845, la comunidad científica asumía que este efecto era causado exclusivamente por el campo eléctrico de la luz que actuaba sobre las cargas eléctricas de la materia.

Pero el nuevo trabajo del doctor Capua y su equipo desafía esta explicación tradicional. Para llegar a esta conclusión, se emplearon métodos matemáticos avanzados con la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG), que se utiliza para analizar cómo se comportan los “spins”, pequeños imanes presentes en los materiales.

Los cálculos permitieron demostrar que el campo magnético de la luz no solo está presente, sino que también tiene un peso directo y significativo: puede generar una fuerza de torsión magnética dentro de los materiales, similar a la que produce un campo magnético estático.

El estudio fue probado en el cristal Terbium Gallium Garnet (TGG), ampliamente utilizado en mediciones del Efecto Faraday.

Los experimentos indicaron que alrededor del 17% de la rotación detectada en la luz visible proviene de su campo magnético, mientras que en longitudes de onda en el infrarrojo ese valor puede alcanzar hasta el 70%.

“Nuestros resultados muestran que la luz ‘dialoga’ con la materia por dos vías: su campo eléctrico y su campo magnético, una interacción que había quedado en segundo plano”, declaró Benjamin Assouline, otro de los coautores.

Nuevas fronteras para la óptica y la tecnología cuántica

Este trabajo ofrece oportunidades para el avance de tecnologías emergentes en óptica, spintrónica (una rama de la electrónica que estudia la manipulación de los spins para el desarrollo de aparatos electrónicos más veloces y eficientes) y dispositivos para el almacenamiento óptico de datos.

Capua afirmó: “La luz no solo es capaz de iluminar, sino de ejercer una influencia magnética directa sobre la materia“.

El hallazgo tiene potencial en el diseño de nuevos materiales para el control magnético a través de la luz, y podría incidir en la creación de tecnologías cuánticas que se basan en el control del giro de los electrones.

El impacto de esta investigación propone repensar conceptos básicos de física y potenciar caminos en el desarrollo científico y tecnológico.