Un giro inesperado: Descubren que la luz sí ejerce influencia magnética en un efecto de 180 años
La luz, esa compañera cotidiana que nos permite ver el mundo, sigue guardando secretos. Uno de ellos, relacionado con cómo interactúa con el magnetismo, acaba de ser revelado, actualizando un conocimiento que se daba por sentado desde 1845. Un estudio reciente demuestra que la luz no solo se relaciona con la materia a través de su campo eléctrico, sino que su componente magnético es un actor fundamental en el conocido efecto Faraday.
Este hallazgo no solo corrige una suposición de 180 años, sino que abre nuevas puertas para el control de tecnologías en óptica, espintrónica y computación cuántica.
El efecto Faraday: un pilar de la física bajo nueva luz
En 1845, Michael Faraday realizó un experimento histórico: observó que un haz de luz que atravesaba un material en presencia de un campo magnético externo giraba su plano de polarización. Este fenómeno, bautizado como efecto Faraday, fue la primera evidencia experimental que unía la luz con el magnetismo y se convirtió en un pilar de la magneto-óptica.
Durante todo este tiempo, la explicación canónica atribuyó la rotación exclusivamente a la interacción del campo eléctrico de la luz con las cargas del material. El campo magnético de la onda luminosa era considerado demasiado débil para tener una influencia significativa y fue sistemáticamente despreciado.
La pieza faltante: el magnetismo oculto de la luz
La chispa de este cambio de paradigma comenzó con investigaciones en fenómenos ultrarrápidos. Los físicos Amir Capua y Benjamin Assouline, de la Universidad Hebrea de Jerusalén, observaron que en el llamado efecto Faraday inverso —donde la luz induce magnetización— había efectos que no encajaban solo con el modelo eléctrico.
Para investigarlo, utilizaron una poderosa herramienta teórica: la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG). Esta ecuación describe con precisión cómo se comporta la magnetización dentro de un material sólido cuando es perturbada, por ejemplo, por un campo magnético externo. Los investigadores aplicaron este modelo para simular la interacción de la luz con un material de referencia, el granate de galio y terbio (TGG), común en dispositivos ópticos.
Los resultados fueron reveladores. Los cálculos demostraron que el campo magnético oscilante de la luz sí genera un "par de torsión" medible sobre los espines de los electrones en el material, contribuyendo directamente al efecto Faraday.
Cifras que cambian la teoría: del 17% al 75%
La contribución, lejos de ser un detalle insignificante, es cuantitativamente importante. El estudio, publicado en la revista Scientific Reports, presenta cifras contundentes.
En el espectro visible (a 800 nanómetros), el campo magnético de la luz es responsable de aproximadamente el 17% de la rotación total observada en el efecto Faraday.
En el infrarrojo (a 1.3 micrómetros), esta contribución se dispara hasta alcanzar un sorprendente 70% del efecto.
Estos porcentajes indican que se ha subestimado por completo un mecanismo físico esencial. Como explicó el físico Amir Capua, “la parte magnética de la luz tiene un efecto de primer orden; es sorprendentemente activa en este proceso”.
Contribución al efecto Faraday: Eléctrica vs. Magnética
| Longitud de Onda (Espectro) | Contribución del Campo Eléctrico (Teoría Tradicional) | Contribución del Campo Magnético (Nuevo Hallazgo) |
|---|---|---|
| 800 nm (Visible) | Mayoritaria | Aproximadamente 17% |
| 1.3 µm (Infrarrojo) | Se debilita | Hasta un 70% |
Un nuevo diálogo entre la luz y el espín del electrón
Este descubrimiento va más allá de corregir un porcentaje. Cambia la forma en que entendemos la conversación entre la luz y la materia.
La luz ya no interactúa solo con la carga eléctrica del electrón, sino que puede influir directamente en su espín. El espín es una propiedad cuántica intrínseca que hace que los electrones se comporten como pequeños imanes. Capua lo explica con una analogía: “Puedes imaginar el espín del electrón como un trompo diminuto. Para interactuar con él y desviar su eje de giro, el campo magnético que interactúa también necesita 'girar'”, es decir, debe estar circularmente polarizado.
Esto “crea una imagen equilibrada”, añade: “el campo eléctrico ejerce una fuerza lineal sobre la carga, mientras que un campo magnético circularmente polarizado ejerce un torque sobre el espín del electrón”.
Conclusión: Un futuro brillante (y magnético) para la tecnología
La refutación de una suposición de 180 años es más que una curiosidad histórica; tiene ramificaciones prácticas profundas. Al entender que la luz puede ejercer un control magnético directo y eficiente sobre los materiales, se abren nuevas fronteras tecnológicas.
Este conocimiento es crucial para campos de vanguardia como la espintrónica, que busca usar el espín del electrón (en lugar de su carga) para almacenar y procesar información, prometiendo dispositivos más rápidos y eficientes. También impacta en el diseño de aisladores ópticos, componentes esenciales en láseres y telecomunicaciones, y ofrece nuevas herramientas para la computación cuántica, donde el control preciso del espín es fundamental.
El hallazgo, publicado en Scientific Reports, es un recordatorio poderoso de que la ciencia siempre está en movimiento. Como señala el ingeniero Benjamin Assouline, “esto sugiere que podrías controlar información magnética directamente con luz”. Incluso los fenómenos más clásicos y estudiados pueden esconder sorpresas, esperando a que alguien vuelva a mirar con ojos nuevos y las herramientas adecuadas.
