El descubrimiento, publicado en la revista Scientific Reports, fue liderado por el Dr. Amir Capua y Benjamin Assouline del Instituto de Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada de dicha universidad. El equipo aportó por primera vez una demostración teórica de que el componente magnético de la luz contribuye directamente al giro de la polarización luminosa al atravesar ciertos materiales.
Comprendiendo el efecto Faraday más allá del campo eléctrico
Para entender este avance, es importante recordar en qué consiste el efecto Faraday: cuando un haz de luz polarizada linealmente atraviesa un material sometido a un campo magnético constante, su plano de polarización rota. Hasta ahora, se había asumido que esta rotación era consecuencia de la interacción entre el campo eléctrico oscilante de la luz y las cargas eléctricas en el interior del material.
Lo novedoso en este estudio es que se ha identificado que el campo magnético de la luz, aunque mucho más débil en intensidad, también ejerce una influencia directa. De hecho, genera un torque magnético interno, un tipo de «empuje giratorio» que modifica el estado magnético del material, del mismo modo que lo haría un campo magnético estático externo.
El papel de los espines y el torque magnético
Para describir esta interacción, los investigadores utilizaron la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG), que modela el comportamiento de los espines en materiales magnéticos. Esta herramienta les permitió demostrar que el campo magnético oscilante de la luz puede acoplarse a los espines de los electrones, generando un efecto observable y cuantificable sobre la rotación del plano de polarización.
Es como si, al igual que un trompo cambia de dirección según cómo se lo empuje, la luz no sólo empujara a nivel eléctrico, sino que también le diera un pequeño pero significativo empujón magnético al sistema. Esta acción había sido ignorada durante casi 180 años por considerarse demasiado débil o insignificante.
Terbium Gallium Garnet: un material clave para el análisis
Para validar su modelo, los científicos recurrieron a un material bien conocido en la investigación del efecto Faraday: el granate de galio y terbio (TGG, por sus siglas en inglés). Este cristal es comúnmente utilizado en experimentos ópticos debido a su alta sensibilidad al magnetismo.
Aplicando sus cálculos al TGG, descubrieron que el campo magnético de la luz explica aproximadamente un 17% de la rotación observada en longitudes de onda visibles, y puede llegar hasta un 70% en el rango del infrarrojo. Estos porcentajes son demasiado altos como para seguir considerándolos anecdóticos. Revelan que la parte magnética de la luz no es simplemente un espectador, sino un actor protagonista en determinadas condiciones.
Implicaciones para la óptica, la espintrónica y la computación cuántica
Este hallazgo no sólo reescribe parte de la teoría óptica tradicional, sino que también abre puertas a nuevas aplicaciones tecnológicas. En el campo de la espintrónica, donde se manipulan los espines de los electrones para procesar información, el control óptico mediante la componente magnética de la luz podría permitir diseñar dispositivos más eficientes y veloces.
También podría tener aplicaciones en almacenamiento óptico de datos, al permitir una interacción más precisa entre luz y magnetismo. Y aún más prometedor: esta nueva comprensión podría ser clave en el desarrollo de tecnologías cuánticas que se basan en el control de espines, como ciertos tipos de ordenadores cuánticos.
Imaginemos un escenario donde podamos alterar el estado magnético de un material simplemente modulando la luz que le llega, no solo en intensidad o color, sino también en su componente magnética. Esto ofrecería una nueva paleta de herramientas para ingenierías futuras.
Un cambio de paradigma tras 180 años
Que una suposición tan arraigada haya sido cuestionada y corregida no es común en la física moderna. Este descubrimiento no elimina lo que sabíamos del efecto Faraday, pero lo amplía y lo matiza, lo vuelve más rico y complejo. También recuerda que incluso en fenómenos ampliamente estudiados puede haber capas ocultas de realidad esperando ser descubiertas.
Dr. Capua lo resume con claridad: «La luz no sólo ilumina la materia, también la influye magnéticamente». Una afirmación sencilla, pero que podría tener un impacto profundo en cómo concebimos la interacción entre luz y materia en las próximas décadas.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
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