180 yıl önce yapılan bir deney ilk kez ışık ile elektromanyetizma arasında bir bağlantı olduğunu gösterdi; ancak bağlantı düşündüğümüzden daha derin
Işığın manyetik alan tarafından nasıl polarize edildiğini gösteren Faraday deneyinin çizimi
1845 yılında fizikçi Michael Faraday, elektromanyetizma ile ışığın ilişkili olduğuna dair ilk doğrudan kanıtı sağladı. Artık bu bağın Faraday’ın hayal ettiğinden çok daha güçlü olduğu ortaya çıktı.
Faraday deneyinde, borasik asit ve kurşun oksitle kaplı ve manyetik alana batırılmış bir cam parçasına ışık tuttu. Bunun ışığı değiştirdiğini keşfetti: Camdan çıktığında polarizasyonu yeniden yönlenmişti.
Işık bir elektromanyetik dalgadır ve son 180 yıldır bu “Faraday etkisinin”, manyetik alanın, camdaki elektrik yüklerinin ve ışığın elektrik bileşeninin birleşik etkileşiminin, ışık dalgasının dönmesine, yani malzemeye girmeden öncekinden farklı bir yönde kıpırdamasına yol açtığını gösterdiği yaygın olarak kabul edilmiştir.
Belki de şaşırtıcı bir şekilde, ışığın manyetik bileşeninin Faraday etkisinde hiçbir rol oynamadığı uzun zamandır varsayılmıştır. İsrail’deki Kudüs İbrani Üniversitesi’nden Amir Capua ve Benjamin Assouline, durumun her zaman böyle olmadığını gösterdiler.
Capua, “Işığın malzemelerle etkileşime girdiğini artık anladığımız ikinci bir kısmı daha var” diyor.
Capua, araştırmacıların ışığın manyetik bileşeninin Faraday etkisinde rol oynadığı fikrini takip etmemelerinin iki nedeni olduğunu söylüyor. İlk olarak, Faraday camı gibi malzemelerin içindeki manyetik kuvvetler, elektrik kuvvetlerine kıyasla nispeten zayıf görünmektedir. İkincisi, Faraday’ın camı gibi malzemeler mıknatıslandığında (bu, onları oluşturan parçaların kuantum dönüşlerinin küçük mıknatıslar gibi herhangi bir manyetik alanla etkileşime girdiği anlamına gelir), bu dönüşler tipik olarak ışık dalgalarının manyetik bileşeniyle senkronize değildir, bu da ikisinin güçlü bir şekilde etkileşime girmediğini gösterir.
Ancak Capua ve Assouline, ışığın manyetik bileşeni dairesel olarak polarize olduğunda (esasen girdap veya tirbuşon benzeri) camdaki manyetik dönüşlerle çok daha yoğun bir şekilde etkileşime girebileceğini fark etti. Bunun, ışığı manipüle etmek için herhangi bir özel çaba sarf edilmeden bile gerçekleştiği sonucuna vardılar, çünkü manyetik bileşeni her zaman birkaç tirbuşon dalgasından oluşuyor.
İki araştırmacının hesaplamaları, Faraday’ın deneyinin cam yerine Terbiyum Galyum Garnet (TGG) adı verilen manyetik bir malzemeyle tekrarlanması durumunda, bu manyetik etkileşimin, görünür ışık malzemenin içinden geçtiğinde ortaya çıkan Faraday etkisinin yüzde 17’sini açıklayabileceğini ortaya çıkardı. Bunun yerine kızılötesi ışık TGG malzemesinden geçirilirse, manyetik etkileşim, ortaya çıkan Faraday etkisinin yüzde 70’ine kadarını açıklayabilir.
İngiltere’deki Manchester Üniversitesi’nden Igor Rozhansky, yeni hesaplamaların ikna edici olduğunu ve gelecekte makul deneysel testlere işaret ettiğini söylüyor. Rozhansky, Faraday etkisinin şu ana kadar ihmal edilen manyetik bileşeninin, araştırmacılara malzemelerin içindeki dönüşleri manipüle etmeleri için yeni bir yol sağlayabileceğini söylüyor. Bu etkinin bazı malzemelerde geleneksel Faraday etkisinden gerçekten daha güçlü olup olamayacağının açık bir soru olduğunu ekliyor.
Gelecekteki deneyler, yeni bulguları temel fizikten uygulamalara taşıyacak ve Capua, bazı malzemelerdeki manyetik dönüşlerin ışığın manyetik bileşeniyle etkileşime girebildiği keşfinin bunları manipüle etmek için nasıl kullanılabileceğini şimdiden hayal edebildiğini söylüyor. Bu, sonunda yeni tipte dönme tabanlı sensörlerin ve sabit sürücülerin önünü açabilir.
