في عام 1845، حصل مايكل فاراداي لأول مرة على دليل مباشر على العلاقة بين الكهرومغناطيسية والضوء. الآن اتضح أن هذا الارتباط كان أعمق مما كان يتخيله.

في تجربته، مرر الفيزيائي العظيم الضوء عبر زجاج يحتوي على حمض البوريك وأكسيد الرصاص الموضوع في مجال مغناطيسي. اكتشف أن الضوء الذي يمر عبر هذا المرشح يغير استقطابه.

الضوء، كما نعلم، هو موجة كهرومغناطيسية. طوال هذه السنوات، تم تفسير “تأثير فاراداي” من خلال تفاعل المجال المغناطيسي والشحنات الكهربائية في الزجاج والمكون الكهربائي للضوء. تم اعتبار دور مكونه المغناطيسي ضئيلًا.

تجربة جديدة

وذكر في المجلة الفيزيائيان أمير كابوا وبنجامين أسولين من الجامعة العبرية في القدس التقارير العلميةأن هذا، على ما يبدو، ليس هو الحال دائما.

يقول كابوا: “يحتوي الضوء على مكون آخر نفهم الآن أنه يتفاعل مع المادة”.

ويعطي سببين لعدم تفكير الباحثين في إمكانية مشاركة المكون المغناطيسي للضوء في تأثير فاراداي. أولاً، تبدو القوى المغناطيسية داخل مواد مثل زجاج فاراداي ضعيفة نسبيًا مقارنة بالقوى الكهربائية. ثانيًا، عندما يتم ممغنطة زجاج فاراداي (أي أن السبينات الكمومية للإلكترونات الموجودة فيه تتفاعل مع أي مجال مغناطيسي)، فإن هذه السبينات عادة لا تكون متزامنة مع المكون المغناطيسي للموجات الضوئية، مما يدل على وجود تفاعل ضعيف بينهما.

لكن كل شيء يتغير إذا كان المكون المغناطيسي للضوء مستقطبًا بشكل دائري، أي أنه ملتوي مثل الدوامة أو المفتاح. ثم يحدث التفاعل مع السبينات المغناطيسية في الزجاج بشكل أكثر كثافة. علاوة على ذلك، فإن هذا لا يتطلب أي معالجة خاصة بالضوء، لأن مكونه المغناطيسي يتكون دائما من عدة موجات دوامة من هذا القبيل.

وأظهرت الحسابات أنه إذا تكررت التجربة مع مادة مغناطيسية تسمى تيربيوم جاليوم جارنيت (TGG) بدلاً من الزجاج، فإن هذا التفاعل المغناطيسي يمكن أن يكون مسؤولاً عن 17% من تأثير فاراداي الناتج عندما يمر الضوء المرئي عبر المادة. إذا تم تمرير الأشعة تحت الحمراء عبر TGG، فإن التفاعل المغناطيسي سوف يمثل ما يصل إلى 70% من التأثير المرصود.

ما هو التالي

ويقول إيجور روزانسكي من معهد الجرافين بجامعة مانشستر إن الحسابات الجديدة تبدو مقنعة وتمهد الطريق لإجراء اختبارات تجريبية مستقبلية. وقال إن المكون المغناطيسي الذي تم تجاهله حتى الآن لتأثير فاراداي يمكن أن يوفر للباحثين طريقة جديدة للتحكم في الدوران داخل المواد. ومع ذلك، يبقى السؤال حول ما إذا كان هذا التأثير أقوى من تأثير فاراداي التقليدي في بعض المواد مفتوحًا.

ستجعل التجارب القادمة من الممكن نقل هذه الاكتشافات الأساسية إلى المستوى التطبيقي. يعترف كابوا بأنه يتخيل بالفعل كيف يمكن تطوير طرق للتحكم فيها، استنادًا إلى هذه الظاهرة – تفاعل السبينات المغناطيسية مع المكون المغناطيسي للضوء. وفي المستقبل، قد يفتح هذا الطريق أمام إنشاء أجهزة جديدة بشكل أساسي – أجهزة الاستشعار الإلكترونية السبينية والأقراص الصلبة.