Des chercheurs ont découvert un lien plus profond entre la lumière et le magnétisme que Michael Faraday n'a démontré en 1845. De nouveaux calculs montrent que le composant magnétique de la lumière joue un rôle significatif dans l'effet Faraday, remettant en question des hypothèses longtemps tenues pour vraies. Cette découverte pourrait mener à des avancées dans les technologies basées sur le spin.
En 1845, le physicien Michael Faraday a réalisé une expérience qui a fourni la première preuve directe reliant l'électromagnétisme et la lumière. Il a fait passer de la lumière à travers un morceau de verre mélangé à de l'acide borique et de l'oxyde de plomb, immergé dans un champ magnétique. La lumière est sortie avec sa polarisation réorientée, démontrant ce qui est maintenant connu sous le nom d'effet Faraday.
Pendant 180 ans, les scientifiques ont compris cet effet comme résultant de l'interaction entre le champ magnétique, les charges électriques dans le matériau et le composant électrique de la lumière — une onde électromagnétique. On supposait que le composant magnétique de la lumière ne jouait aucun rôle effectif. Cependant, Amir Capua et Benjamin Assouline à l'Université hébraïque de Jérusalem en Israël ont montré que ce n'est pas toujours le cas.
« Il y a une seconde partie de la lumière que nous comprenons maintenant interagir avec les matériaux », dit Capua. Précédemment, les chercheurs ont négligé cela en raison de la faiblesse relative des forces magnétiques dans des matériaux comme le verre de Faraday par rapport aux forces électriques, et parce que les spins quantiques dans les matériaux magnétisés sont généralement désynchronisés avec le composant magnétique de la lumière.
Capua et Assouline ont réalisé que lorsque le composant magnétique de la lumière est polarisé circulairement — en forme de tourbillon ou de tire-bouchon — il interagit intensément avec les spins magnétiques du matériau. Ils ont noté que le composant magnétique de la lumière consiste naturellement en plusieurs ondes en forme de tire-bouchon.
Leurs calculs indiquent que répéter l'expérience de Faraday avec du grenat de terbium et de gallium (TGG) au lieu de verre montrerait que l'interaction magnétique représente 17 pour cent de l'effet Faraday avec la lumière visible, et jusqu'à 70 pour cent avec la lumière infrarouge.
Igor Rozhansky à l'Université de Manchester, au Royaume-Uni, décrit les calculs comme convaincants et suggère qu'ils pourraient permettre de nouvelles façons de manipuler les spins dans les matériaux. Capua envisage des applications dans les capteurs basés sur le spin et les disques durs. Les résultats ont été publiés dans Scientific Reports (DOI: 10.1038/s41598-025-24492-9).