光可以影响某些材料的磁性

1845 年，物理学家迈克尔·法拉第首次提供了电磁学与光相关的直接证据。现在，事实证明这种联系比法拉第想象的还要牢固。

在他的实验中，法拉第将光线穿过一块掺有硼酸和氧化铅并浸入磁场中的玻璃。他发现这改变了光：当它从玻璃中射出时，它的偏振已经重新定向。

光是一种电磁波，在过去的 180 年里，人们普遍认为这种“法拉第效应”表明磁场的综合相互作用、玻璃中的电荷以及光的电分量导致光波旋转——以与进入材料之前不同的方向摆动。

也许令人惊讶的是，长期以来人们一直认为光的磁性成分在法拉第效应中实际上不起任何作用。阿米尔·卡普阿 和本杰明·阿苏林 以色列耶路撒冷希伯来大学的研究表明，情况并非总是如此。

“我们现在了解光的第二部分与材料相互作用，”卡普阿说。

卡普阿说，研究人员没有追究光的磁性成分在法拉第效应中发挥作用的想法有两个原因。首先，法拉第玻璃等材料内的磁力与电力相比似乎相对较弱。其次，当法拉第玻璃等材料被磁化时（这意味着其组成部分的量子自旋会像微小磁铁一样与任何磁场相互作用），这些自旋通常与光波的磁性成分不同步，这表明两者不会发生强烈相互作用。

但卡普阿和阿苏林意识到，当光的磁性成分发生圆偏振时——本质上是旋涡状的 或者像开瓶器一样——它可以更强烈地与玻璃中的磁自旋相互作用。他们得出的结论是，即使没有任何特殊的努力来操纵光，这种情况也会发生，因为它的磁性成分总是由几个螺旋波组成。

两位研究人员的计算表明，如果用一种名为铽镓石榴石的磁性材料而不是玻璃重复法拉第的实验，这种磁性相互作用实际上可以解释可见光穿过该材料时产生的法拉第效应的 17%。如果红外光穿过铽镓石榴石材料，磁相互作用将占所产生的法拉第效应的 70%。

伊戈尔·罗赞斯基 英国曼彻斯特大学的研究人员表示，新的计算令人信服，并为未来的实验测试指明了方向。罗赞斯基说，迄今为止被忽视的法拉第效应的磁性成分可以为研究人员提供一种操纵材料内部自旋的新方法。他补充说，在某些材料中，这种效应是否真的比传统的法拉第效应更强，这是一个悬而未决的问题。

未来的实验将把基础物理的新发现应用到应用中，卡普阿说，他已经可以想象如何利用某些材料中的磁自旋可以与光的磁性成分相互作用的发现来操纵它们。这最终可能为新型旋转传感器和硬盘铺平道路。