کشفیات جدید درباره مغناطیس نور که ذهنیت دانشمندان را تغییر داد

به گزارش مجله خبری نگار/برنا - پژوهشگران دانشگاه عبری اورشلیم موفق شده‌اند یکی از مفروضات ۱۸۰ ساله فیزیک را نقض کنند و نشان دهند که میدان مغناطیسی نور نقشی کلیدی و قابل اندازه‌گیری در نحوه‌ی برهم‌کنش نور با ماده دارد؛ نقشی که تا امروز در علم اپتیک قابل‌اغماض فرض می‌شد.

نقض یک اصل قدیمی در فیزیک نور

به‌گزارش interesting engineering، این میدان مغناطیسی حدود ۱۷ درصد از چرخش قطبش نور مرئی و تا ۷۰ درصد از این چرخش در طیف فروسرخ را توضیح می‌دهد؛ سهمی که در مدل‌های کلاسیک به‌طور کامل نادیده گرفته شده بود. این نتایج در مقاله‌ای منتشرشده در Scientific Reports، فهم سنتی از اثر فارادی را به چالش می‌کشد؛ اثری که مایکل فارادی در سال ۱۸۴۵ کشف کرد و نزدیک به دو قرن است مبنای درک ما از تعامل نور و میدان مغناطیسی است.

تا امروز دانشمندان چرخش قطبش نور در حضور میدان مغناطیسی را ناشی از تعامل میدان الکتریکی نور با بار‌های الکتریکی ماده می‌دانستند. اما مطالعه جدید نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی نور نیز به‌صورت مستقیم به اسپین‌های ماده اعمال اثر می‌کند و این سهم نه‌تنها قابل‌صرف‌نظر نیست بلکه بخش مهمی از پدیده را توضیح می‌دهد.

مدل‌سازی پیشرفته و اثبات نظری اثر

این پژوهش به سرپرستی امیر کپور و بنجامین اسولین در مؤسسه مهندسی برق و فیزیک کاربردی انجام شده است. تیم تحقیق با استفاده از محاسبات پیشرفته مدل جدیدی ارائه کرده که نشان می‌دهد میدان مغناطیسی نوسانی نور مانند یک میدان مغناطیسی ساکن عمل می‌کند و به‌طور مستقیم با اسپین‌های بلور برهم‌کنش دارد.

برای آزمودن این مدل، پژوهشگران آن را روی کریستال تربیوم گالیم گارنت (TGG) ماده‌ای پرکاربرد در اندازه‌گیری اثر فارادی اعمال کردند. نتایج درصد‌های محاسبه‌شده و نقش پررنگ میدان مغناطیسی نور را تایید کرد و نشان داد که این مولفه در طول‌موج‌های بلندتر (مانند فروسرخ) نقش غالب دارد.

رویکردی تازه به رابطه نور و مغناطیس

کپور توضیح می‌دهد: در ساده‌ترین بیان این پدیده نوعی گفت‌و‌گو میان نور و مغناطیس است. میدان مغناطیسی ساکن نور را می‌چرخاند و نور نیز ویژگی‌های مغناطیسی ماده را آشکار می‌کند. اکنون فهمیده‌ایم که بخش مغناطیسی نور، برخلاف تصور گذشته کاملا فعال و تاثیرگذار است.

اسولین نیز می‌گوید که یافته‌ها نشان می‌دهد نور از طریق میدان مغناطیسی‌اش با ماده صحبت می‌کند؛ کانالی از تعامل که تا امروز تقریبا نادیده گرفته شده بود. به‌گفته کپور: نور فقط ماده را روشن نمی‌کند، بلکه به‌صورت مغناطیسی بر آن اثر می‌گذارد.

کاربرد‌های احتمالی در فناوری‌های آینده

این تغییر در فهم بنیادی مسیر‌های تازه‌ای را در حوزه‌های اپتیک و مغناطیس می‌گشاید. به‌اعتقاد پژوهشگران این کشف می‌تواند به توسعه فناوری‌هایی مانند اسپینترونیک، ذخیره‌سازی نوری اطلاعات، کنترل مغناطیسی مبتنی بر نور و حتی رایانش کوانتومی اسپینی کمک کند که نیازمند کنترل دقیق حالت‌های مغناطیسی هستند.