اكتشف الباحثون صلة أعمق بين الضوء والمغناطيسية مما أظهره مايكل فاراداي في عام 1845. تظهر الحسابات الجديدة أن المكون المغناطيسي للضوء يلعب دورًا هامًا في تأثير فاراداي، مما يتحدى الافتراضات المتوارثة. قد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تقدم في التقنيات القائمة على السبين.
في عام 1845، أجرى الفيزيائي مايكل فاراداي تجربة قدمت الدليل المباشر الأول الذي يربط بين الكهرومغناطيسية والضوء. أشع ضوءًا عبر قطعة زجاج مخلوطة بحمض البوريك وأكسيد الرصاص، مغمورة في مجال مغناطيسي. خرج الضوء مع إعادة توجيه للاستقطاب، مما يظهر ما يُعرف الآن بتأثير فاراداي.
لمدة 180 عامًا، فهم العلماء هذا التأثير كناتج عن التفاعل بين المجال المغناطيسي والشحنات الكهربائية في المادة والمكون الكهربائي للضوء، وهي موجة كهرومغناطيسية. افتُرض أن المكون المغناطيسي للضوء لا يلعب دورًا فعالاً. ومع ذلك، أظهر أمير كابوا وبنيامين أسولين في الجامعة العبرية في القدس في إسرائيل أن هذا ليس دائمًا الحال.
“هناك جزء ثانٍ من الضوء الذي نفهمه الآن يتفاعل مع المواد”, يقول كابوا. سابقًا، تجاهل الباحثون هذا بسبب ضعف القوى المغناطيسية النسبي في مواد مثل زجاج فاراداي مقارنة بالقوى الكهربائية، وبسبب أن السبينات الكمومية في المواد المغنطيسة تكون عادةً غير متزامنة مع المكون المغناطيسي للضوء.
أدرك كابوا وأسولين أن عندما يكون المكون المغناطيسي للضوء مستقطبًا دائريًا —دوامي أو مثل البرغي— فإنه يتفاعل بشدة مع السبينات المغناطيسية للمادة. لاحظوا أن المكون المغناطيسي للضوء يتكون طبيعيًا من عدة موجات دوامية من هذا النوع.
تشير حساباتهم إلى أن تكرار تجربة فاراداي باستخدام غارنيت التربيوم والغاليوم (TGG) بدلاً من الزجاج سيظهر أن التفاعل المغناطيسي يمثل 17 في المئة من تأثير فاراداي مع الضوء المرئي، وتصل إلى 70 في المئة مع الضوء تحت الأحمر.
يصف إيغور روزهانسكي في جامعة مانشستر في المملكة المتحدة الحسابات بأنها مقنعة ويقترح أنها قد تمكن من طرق جديدة للتلاعب بالسبينات في المواد. يتخيل كابوا تطبيقات في الحساسات القائمة على السبين وقرص التحميل الصلب. نُشرت النتائج في Scientific Reports (DOI: 10.1038/s41598-025-24492-9).