En 1845, Michael Faraday demostr\u00f3 que la luz y el magnetismo est\u00e1n relacionados. Hizo pasar un haz de luz a trav\u00e9s de un vidrio dentro de un campo magn\u00e9tico y descubri\u00f3 que su polarizaci\u00f3n \u2014la direcci\u00f3n en la que se propagan sus ondas\u2014 giraba. Los resultados de este elegante experimento se conocen hasta el d\u00eda de hoy como el efecto Faraday. Durante casi dos siglos, los cient\u00edficos creyeron comprenderlo completamente: solo importaba la parte el\u00e9ctrica de la luz.<\/p>\n\n\n\n
No es del todo as\u00ed, afirman f\u00edsicos de la Universidad Hebrea de Jerusal\u00e9n. Seg\u00fan su nuevo estudio, el componente magn\u00e9tico de la luz \u2014considerado durante mucho tiempo insignificante\u2014 contribuye directamente al efecto Faraday. “La luz no s\u00f3lo ilumina la materia, sino que tambi\u00e9n la influye magn\u00e9ticamente”, declar\u00f3 el Dr. Amir Capua, quien codirigi\u00f3 la investigaci\u00f3n junto con Benjamin Assouline.<\/p>\n\n\n\n
Los f\u00edsicos utilizaron modelos te\u00f3ricos para demostrar que el campo magn\u00e9tico oscilante de la luz puede torcer los espines de los electrones dentro de los materiales, produciendo un cambio medible en la forma en que la propia luz gira al pasar a trav\u00e9s de ellos.<\/p>\n\n\n\n
La luz es una onda electromagn\u00e9tica. Se puede concebir como una combinaci\u00f3n de campos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos oscilantes. Los f\u00edsicos se han centrado durante mucho tiempo en la parte el\u00e9ctrica, que hace vibrar las part\u00edculas cargadas y produce la mayor\u00eda de los efectos \u00f3pticos m\u00e1s conocidos. La parte magn\u00e9tica parec\u00eda no tener importancia en el efecto Faraday.<\/p>\n\n\n\n
“Existe una segunda parte de la luz que ahora entendemos que interact\u00faa con los materiales”, declar\u00f3 Capua a\u00a0New Scientist<\/a>. A\u00f1adi\u00f3 que los investigadores pasaron esto por alto porque las fuerzas magn\u00e9ticas en la mayor\u00eda de los materiales son m\u00e1s d\u00e9biles que las el\u00e9ctricas, y porque los espines \u2014las fuentes cu\u00e1nticas del magnetismo\u2014 a menudo se desincronizan con las oscilaciones de la luz.<\/p>\n\n\n\n Pero cuando la luz est\u00e1 polarizada circularmente, de modo que sus ondas giran como un sacacorchos, el componente magn\u00e9tico puede alinearse con mayor eficacia con esos espines. Mediante la ecuaci\u00f3n de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG), que describe el comportamiento de los espines en un campo magn\u00e9tico, Capua y Assouline demostraron que este campo magn\u00e9tico \u00f3ptico produce su propio par magn\u00e9tico: una fuerza de torsi\u00f3n dentro del material.<\/p>\n\n\n\n Cuando ejecutaron su modelo utilizando un cristal llamado granate de terbio y galio (TGG), descubrieron que el campo magn\u00e9tico de la luz representa aproximadamente el 17% del efecto Faraday en longitudes de onda visibles, y hasta el 70% en el rango infrarrojo.<\/p>\n\n\n\n \u201cNuestros resultados demuestran que la luz ‘habla’ con la materia no solo a trav\u00e9s de su campo el\u00e9ctrico, sino tambi\u00e9n a trav\u00e9s de su campo magn\u00e9tico\u201d, dijo Assouline.<\/p>\n\n\n\n Este descubrimiento modifica la comprensi\u00f3n cient\u00edfica de la constante de Verdet, un valor que describe la intensidad con la que un material rota la polarizaci\u00f3n de la luz bajo la acci\u00f3n de un campo magn\u00e9tico. Tradicionalmente, la constante de Verdet se ha vinculado a la interacci\u00f3n del componente el\u00e9ctrico de la luz con cargas en movimiento. Sin embargo, el equipo de Capua demostr\u00f3 que la ecuaci\u00f3n LLG puede predecir parte de dicha constante utilizando \u00fanicamente el componente magn\u00e9tico.<\/p>\n\n\n\n Su an\u00e1lisis tambi\u00e9n revel\u00f3 algo m\u00e1s sutil: el efecto Faraday y su contraparte temporal inversa, el efecto Faraday inverso, no son im\u00e1genes especulares perfectas. En la versi\u00f3n inversa, pulsos de luz intensos pueden magnetizar materiales sin ning\u00fan campo magn\u00e9tico externo; esencialmente, invierten los espines s\u00f3lo con luz. Seg\u00fan el equipo, los dos efectos no son exactamente rec\u00edprocos en escalas de tiempo ultrarr\u00e1pidas, porque dependen de diferentes tipos de din\u00e1mica de esp\u00edn. Esa ruptura de la reciprocidad podr\u00eda ayudar a explicar algunos enigmas del magnetismo ultrarr\u00e1pido, un campo que utiliza pulsos l\u00e1ser de femtosegundos para controlar los espines en la computaci\u00f3n y el almacenamiento de datos de pr\u00f3xima generaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n \u201cLo que observamos es que incluso cuando la luz interact\u00faa con la materia en r\u00e1fagas incre\u00edblemente breves, su componente magn\u00e9tico a\u00fan puede desempe\u00f1ar un papel sorprendentemente importante\u201d, dijo Capua.<\/p>\n\n\n\n La capacidad de la luz para influir magn\u00e9ticamente en la materia podr\u00eda abrir nuevos caminos en la espintr\u00f3nica, el almacenamiento \u00f3ptico de datos e incluso la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, donde el control de los estados de esp\u00edn es clave.<\/p>\n\n\n\n Para Capua, la emoci\u00f3n reside en reescribir un cap\u00edtulo de la f\u00edsica que parec\u00eda cerrado. “El campo magn\u00e9tico est\u00e1tico “retuerce” la luz, y la luz, a su vez, revela las propiedades magn\u00e9ticas del material”, afirm\u00f3 en el comunicado de prensa de la Universidad Hebrea. “Lo que hemos descubierto es que la componente magn\u00e9tica de la luz tiene un efecto de primer orden; es sorprendentemente activa en este proceso”.<\/p>\n\n\n\n Por ahora, el trabajo de Capua y Assouline sigue siendo un avance te\u00f3rico. Pero la teor\u00eda por s\u00ed sola no es prueba. Nadie ha observado a\u00fan esta influencia magn\u00e9tica directamente en un laboratorio. El pr\u00f3ximo reto, seg\u00fan Capua, es dise\u00f1ar experimentos con la precisi\u00f3n suficiente para aislar la se\u00f1al del par magn\u00e9tico de la luz del par el\u00e9ctrico dominante. De confirmarse, obligar\u00eda a actualizar los libros de texto sobre una ley de la \u00f3ptica que se ha mantenido indiscutible desde la d\u00e9cada de 1840. Ciento ochenta a\u00f1os despu\u00e9s de que Faraday vislumbrara el v\u00ednculo entre la luz y el magnetismo, los cient\u00edficos han encontrado la mitad que faltaba de esa relaci\u00f3n, y ha estado oculta, oscilando, a plena vista.<\/p>\n\n\n\n Los resultados aparecieron en la revista\u00a0Scientific Reports<\/a>.<\/p>\n\n\n\nRevolucionando la magneto\u00f3ptica<\/h2>\n\n\n\n
Todav\u00eda queda mucho trabajo por hacer<\/h2>\n\n\n\n