Des scientifiques de l'Université hébraïque de Jérusalem ont découvert que le champ magnétique de la lumière joue un rôle significatif dans l'effet Faraday, remettant en question près de 200 ans de compréhension scientifique. Leurs découvertes montrent que ce composant magnétique contribue directement à la façon dont la lumière interagit avec les matériaux. La recherche ouvre des avancées potentielles en optique et en spintronique.
Pendant presque deux siècles, l'effet Faraday — où la polarisation de la lumière tourne lorsqu'elle traverse un matériau dans un champ magnétique — a été expliqué uniquement par l'interaction du champ électrique de la lumière avec les charges électriques dans la matière. Une nouvelle étude menée par le Dr Amir Capua et Benjamin Assouline de l'Institut d'ingénierie électrique et de physique appliquée de l'Université hébraïque de Jérusalem renverse cette vision. Publiée dans Scientific Reports le 20 novembre 2025, la recherche démontre que le champ magnétique oscillant de la lumière exerce également une influence directe en interagissant avec les spins atomiques.
L'équipe a utilisé des calculs avancés basés sur l'équation de Landau-Lifshitz-Gilbert, qui modélise le comportement des spins dans les matériaux magnétiques, pour quantifier cet effet. Ils ont appliqué leur modèle au grenat de terbium et de gallium (TGG), un cristal courant pour étudier l'effet Faraday. Les résultats indiquent que le composant magnétique représente environ 17 % de la rotation dans le spectre visible et jusqu'à 70 % dans l'infrarouge.
« En termes simples, c'est une interaction entre la lumière et le magnétisme », déclare le Dr Capua. « Le champ magnétique statique 'tord' la lumière, et la lumière, à son tour, révèle les propriétés magnétiques du matériau. Ce que nous avons trouvé, c'est que la partie magnétique de la lumière a un effet de premier ordre, elle est surprenamment active dans ce processus. »
Capua explique davantage : « En d'autres termes, la lumière n'illumine pas seulement la matière, elle l'influence magnétiquement. »
Benjamin Assouline ajoute : « Nos résultats montrent que la lumière 'parle' à la matière non seulement par son champ électrique, mais aussi par son champ magnétique, un composant largement négligé jusqu'à présent. »
Cette compréhension révisée pourrait ouvrir la voie à des innovations dans le stockage de données optiques, la spintronique et le contrôle magnétique basé sur la lumière, aidant potentiellement la computation quantique basée sur les spins.