По данным TPS • 19 ноября 2025 года
Иерусалим, 19 ноября 2025 года (TPS-IL) — Новое исследование израильских ученых предполагает, что свет может напрямую влиять на материалы в магнитном поле теми способами, которые долгое время оставались незамеченными, что может повлиять на технологии от волоконно-оптической связи до современных вычислений, сообщила в среду Еврейская университет в Иерусалиме. Пресс-служба Израиля поговорила с ведущим исследователем исследования, доктором Амиром Капуа, и профессором Гади Эйзенштейном, внешним экспертом, о последствиях данного исследования.
Полученные результаты могут повлиять на технологии, которые зависят от точного управления светом. Волоконно-оптические сети и лазеры могут улучшить скорость и надежность сигнала, в то время как спинтроника может использовать магнитное влияние света для более эффективного манипулирования спинами электронов. Исследование также может улучшить датчики магнитного поля и другие точные инструменты. Работа указывает на будущие достижения в области квантовых технологий и исследований материалов.
На протяжении почти двух столетий ученые считали, что понимают одно из самых простых взаимодействий в физике: что происходит, когда свет проходит через материал, помещенный в магнитное поле. Это явление, открытое в 1845 году английским ученым Майклом Фарадеем, стало краеугольным камнем оптики, широко изучаемым и используемым в различных технологиях.
Новое исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Scientific Reports от Nature, предполагает, что это долгое понимание может быть неполным. Исследователи сообщают, что магнитное поле света — долгое время считавшееся слишком слабым, чтобы иметь значение — играет прямую и измеримую роль. Их анализ показывает, что свет не просто освещает материю; он может оказывать на нее магнитное влияние.
Проще говоря, когда свет проходит через определенные материалы в магнитном поле, его ориентация — его поляризация — вращается. Это часто сравнивают с тем, как луч света проходит через кусок стекла, который медленно закручивает свет по мере его выхода. На протяжении поколений ученые приписывали это вращение исключительно взаимодействию между электрическим полем света и электрическими зарядами в материале. Магнитный компонент, считавшийся более слабым, в значительной степени игнорировался.
«С ним обращались как с фоновым шумом», — сказал доктор Капуа из Института электротехники и прикладной физики Еврейского университета в интервью TPS-IL. Он возглавил исследование вместе с аспирантом Бенжаменом Ассулайном.
Их результаты рисуют иную картину. Используя продвинутые расчеты спиновой динамики — уравнения, описывающие движение крошечных магнитных моментов внутри материалов — команда показала, что магнитное поле света может действовать на эти моменты как приложенный магнит. По сути, свет ведет себя как быстро колеблющееся магнитное поле.
«Оказывается, магнитное поле света вовсе не пассивно», — объяснил доктор Капуа в интервью TPS-IL. «Оно непосредственно вносит вклад в эффект Фарадея — и в некоторых случаях довольно значительный».
Исследователи изучили эффект в ТГГ, кристалле, который обычно используется в оптических устройствах. Их расчеты показывают, что на видимых длинах волн магнитное поле света составляет примерно 17% от эффекта. В инфракрасном диапазоне это значение увеличивается до около 70%. Для процесса, который ранее считался полностью электрическим, эти цифры заслуживают более внимательного изучения. ТГГ, или тербий-гальиевый гранат, является кристаллом, который широко используется в телекоммуникациях и волоконно-оптических системах, поскольку эффективно вращает поляризацию света, что делает его идеальным для управления сигналами в лазерах, изоляторах и других оптических устройствах.
Хотя работа остается теоретической, ее последствия могут быть широкими. Эффект играет роль в волоконно-оптической связи, лазерах, датчиках и инструментах для измерения магнитного поля. Если магнитный компонент света влияет на материалы сильнее, чем предполагалось, будущие оптические устройства могут работать на других принципах или с повышенной точностью.
Спинтроника, использующая спины электронов вместо заряда для хранения и обработки информации, может извлечь выгоду из более быстрого и эффективного управления. «То, что предполагает это открытие, заключается в том, что вы могли бы непосредственно управлять магнитной информацией с помощью света», — сказал Ассулайн.
Свет мог бы более точно управлять спин-базированными квантовыми битами, улучшая квантовые вычисления и сенсоры, в то время как его магнитный эффект на материалы мог бы вдохновить на создание новых оптических устройств и инженерных материалов.
Профессор Гади Эйзенштейн из кафедры электротехники и компьютерной инженерии Техниона — Израильского института технологий, который не участвовал в исследовании, сказал TPS-IL, что работа поднимает важные вопросы. «Это примечательное исследование. Никто не подходил к этому таким образом. Есть потенциальные применения в исследованиях материалов, детекторах, изображениях, коммуникационных устройствах. Область применения широка. Будет интересно увидеть, как это будет развиваться».
Если свет может действовать как магнит — даже незначительно — это может указывать на дополнительные взаимодействия света и материи, которые еще предстоит исследовать. «Свет является одним из самых фундаментальных инструментов, которые у нас есть», — сказал доктор Капуа в интервью TPS-IL. «Понимание того, что он может магнитно влиять на материю теми способами, которые мы не учитывали, предполагает, что еще многое предстоит открыть».
Связанные темы
