ფიზიკოსებმა სინათლისა და მატერიის ურთიერთქმედების აქამდე უცნობი ასპექტი აღმოაჩინეს, რომელმაც, შესაძლოა, თითქმის ორ საუკუნოვანი თეორიები საფუძვლიანად შეცვალოს. ახალი კვლევა აჩვენებს, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღა მატერიაზე გავლენას მხოლოდ ელექტრული კომპონენტით არ ახდენს და პროცესში თავად სინათლის რხევადი მაგნიტური ველიც აქტიურად მონაწილეობს.

აღმოჩენა ფარადეის ეფექტს უკავშირდება. ესაა ფენომენი, რომელიც 1845 წელს მაიკლ ფარადეიმ აღწერა და რომელიც სინათლესა და მაგნეტიზმს შორის კავშირის ერთ-ერთ პირველ მტკიცებულებად მიიჩნევა. ფარადეის ეფექტით შეგვიძლია აღვწეროთ, თუ როგორ იცვლება გამჭვირვალე მასალაში გამავალი სინათლის პოლარიზაციის მიმართულება მაშინ, როდესაც მასალაზე გარე მაგნიტური ველი მოქმედებს.

სინათლე შეიძლება პოლარიზებულიც იყოს და არაპოლარიზებულიც. არაპოლარიზებულ სინათლეში ელექტრომაგნიტური რხევები ქაოსურადაა განაწილებული, ხოლო პოლარიზებულ სინათლეში მათ ერთი კონკრეტული მიმართულება აქვს. ფარადეის ეფექტის მთავარი იდეა სწორედ პოლარიზაციის ამ თვისებაში მდგომარეობს. მრავალი ათწლეულის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ აღნიშნული ეფექტი მთლიანად სინათლის ელექტრული ველისა და მატერიის მაგნიტურ თვისებებს შორის ურთიერთქმედებით აიხსნებოდა.

ამის მიუხედავად, გასულ წლებში იერუსალიმის ებრაული უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა აჩვენა, რომ სინათლის მაგნიტურ კომპონენტს ე.წ უკუ-ფარადეის ეფექტში უმნიშვნელოვანესი როლი აქვს. ამ პროცესისას სინათლის პოლარიზაცია მასალაში მაგნიტურ მომენტს თავად წარმოქმნის. ამ აღმოჩენამ მკვლევრები ახალ კითხვამდე მიიყვანა: მონაწილეობს თუ არა სინათლის მაგნიტური ველი უშუალოდ ფარადეის ეფექტშიც?

ამ საკითხის შესასწავლად მეცნიერებმა კომპლექსური მეცნიერული გამოთვლები და ექსპერიმენტული მონაცემები გააერთიანეს. ამ მოვლენის ძირითადი თეორიული ნაწილი ლანდაუ–ლიფშიც–გილბერტის განტოლებას ეფუძნება. ესაა მოდელი, რომელიც მყარ მასალებში მაგნეტიზმის დინამიკას აღწერს. გამოთვლებისთვის მეცნიერებმა ტერბიუმ გალიუმის ძოწის (ტგძ) ფიზიკური მოდელები გამოიყენეს. ტგძ არის კრისტალი, რომელიც მაგნიტურ თვისებებს ადვილად ავლენს და ბოჭკოვან ოპტიკასა თუ სატელეკომუნიკაციო ტექნოლოგიებში ფართოდ გამოიყენება.

მიღებულმა შედეგებმა აჩვენა, რომ უკუ-ფარადეის ეფექტის მსგავსად, სინათლის მაგნიტური ველი ფარადეის ეფექტშიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობს. ფარადეის ეფექტის ხილულ სპექტრში მისი წვლილი დაახლოებით 17%-ს აღწევს, ხოლო ინფრაწითელ დიაპაზონში 70%-ს. ეს მაჩვენებლები ადრე არსებულ შეხედულებებს ეწინააღმდეგება და აჩვენებს, რომ სინათლის მაგნიტური კომპონენტი ამ მოვლენის ფუნდამენტური ნაწილია.

"სინათლე მატერიას არა მხოლოდ ანათებს, არამედ მასზე მაგნიტურადაც ზემოქმედებს. სტატიკური მაგნიტური ველი სინათლეს "ატრიალებს", ხოლო სინათლე მასალის მაგნიტურ თვისებებს ავლენს", — ამბობს ფიზიკოსი ამირ კაპუა.

კაპუას თქმით, აღმოჩენის საფუძველი სპინს, ანუ ელექტრონის ერთ-ერთ ფუნდამენტურ მახასიათებელს უკავშირდება. სპინი მბრუნავი მიკროსკოპული ობიექტია, რომელსაც ყველა ელექტრონი ფლობს. ამ მბრუნავ სპინთან ეფექტური ურთიერთქმედებისთვის საჭიროა, რომ მაგნიტური ველი თავადაც წრიულად პოლარიზებული იყოს, ანუ ბრუნავდეს.

მკვლევრები ვარაუდობენ, რომ ეს ცოდნა სენსორების, მონაცემთა შენახვის სისტემებისა და გამოთვლითი ტექნოლოგიების განვითარებას შეუწყობს ხელს. აღმოჩენა განსაკუთრებით კვანტური კომპიუტერების სფეროსთვისაა მნიშვნელოვანი, სადაც ელექტრონების სპინზე დაფუძნებული კვანტური ბიტების ზუსტი კონტროლი გადამწყვეტ როლს თამაშობს.

კვლევა ჟურნალ Scientific Reports-ში გამოქვეყნდა.