Una recente ricerca riapre il dibattito su un principio fondamentale dell’ottica classica. Per quasi 180 anni, la fisica ha spiegato l’interazione tra luce e materia sulla base di un presupposto chiaro. Il ruolo principale era attribuito quasi esclusivamente al campo elettrico delle onde elettromagnetiche. Una nuova ricerca ha appena messo in discussione questa idea, aprendo la strada a una profonda revisione di uno degli effetti più noti dell’ottica moderna.
Un principio storico sotto revisione
Nel XIX secolo, Michael Faraday scoprì che la polarizzazione della luce cambia quando attraversa determinati materiali sottoposti a un campo magnetico esterno.
Questo fenomeno, noto da allora come effetto Faraday, è diventato un pilastro della fisica ed è stato ampiamente utilizzato nella tecnologia, dalle telecomunicazioni alla strumentazione scientifica.
Nonostante la sua importanza, per generazioni si è ritenuto che il campo magnetico della luce stessa avesse un’influenza diretta minima su questo processo. Il consenso scientifico riteneva che il suo contributo fosse talmente piccolo da poter essere ignorato senza conseguenze pratiche.
Cosa rivela la nuova ricerca
Un team dell’Università Ebraica di Gerusalemme, guidato da Amir Capua e Benjamin Assouline, ha dimostrato che questa ipotesi potrebbe essere errata.
Attraverso esperimenti avanzati e modelli teorici complessi, i ricercatori hanno verificato che la componente magnetica oscillante della luce svolge un ruolo molto più rilevante di quanto si credesse.
Lavorando con un cristallo speciale, il team è riuscito a misurare con precisione quanto questa componente magnetica influenzi la rotazione della luce. I risultati mostrano che nel campo visibile il suo contributo è significativo, mentre nell’infrarosso diventa dominante.
La chiave sta nello spin dell’elettrone
La spiegazione del fenomeno si basa sul comportamento dello spin elettronico, una proprietà fondamentale degli elettroni che può essere immaginata come una sorta di rotazione interna. Secondo i ricercatori, per modificare l’orientamento di questo spin non è sufficiente una forza lineare, ma è necessario un campo che abbia anche una natura rotatoria.
È qui che entra in gioco il campo magnetico della luce, specialmente quando è polarizzato in modo circolare.
Mentre il campo elettrico agisce spostando le cariche, quello magnetico esercita una coppia che altera direttamente lo spin, cosa che i modelli tradizionali non avevano pienamente considerato.
Implicazioni che vanno oltre la teoria
Questa scoperta non ha solo conseguenze accademiche. Se la luce può influenzare magneticamente la materia in modo diretto, si aprono nuove possibilità per controllare le proprietà magnetiche utilizzando fasci luminosi.
Ciò potrebbe avere applicazioni in settori quali l’archiviazione delle informazioni, l’elettronica basata sugli spin (spintronica) o persino le future tecnologie quantistiche.
Inoltre, costringe a ripensare il modo in cui vengono insegnati e modellati alcuni processi fondamentali della fisica, dimostrando che anche leggi consolidate possono necessitare di adeguamenti quando vengono osservate con strumenti più precisi.
La scienza come conoscenza in evoluzione
Lungi dall’invalidare completamente le teorie esistenti, questo studio amplia la comprensione dell’interazione tra luce e materia. Rafforza un’idea importante del metodo scientifico: nessuna spiegazione è definitiva.
Anche i principi accettati per secoli possono trasformarsi quando nuovi dati rivelano aspetti che erano passati inosservati.
La luce, secondo questo nuovo approccio, non solo ci permette di vedere il mondo, ma interagisce con esso in modi molto più profondi di quanto la fisica classica avesse immaginato.
