La luz suele presentarse como algo cotidiano: atraviesa ventanas, rebota en superficies y permite ver el mundo. Sin embargo, detrás de ese comportamiento aparentemente sencillo se esconde una estructura física compleja que todavía genera sorpresas. Uno de esos sobresaltos científicos ha llegado de la mano de un estudio reciente que demuestra que la luz guarda un componente magnético mucho más influyente de lo que se asumía, hasta el punto de obligar a revisar explicaciones que llevaban siglo y medio sin cuestionarse.
El trabajo, publicado en Scientific Reports, propone que el campo magnético interno de la luz —una parte real, pero normalmente considerada secundaria— contribuye de forma significativa al conocido efecto Faraday. El hallazgo tiene implicaciones profundas, porque cuestiona la explicación tradicional que atribuía casi toda la responsabilidad al componente eléctrico de la radiación. En palabras del propio artículo, “el componente magnético óptico de la luz también contribuye al efecto Faraday directo”. Esa frase, concreta y contundente, es la base del cambio conceptual que se abre paso.
El efecto Faraday bajo nueva luz
El efecto Faraday es un fenómeno documentado desde 1845 por Michael Faraday, considerado uno de los padres del electromagnetismo moderno. En esencia, se trata de la rotación que experimenta la polarización de un haz luminoso cuando atraviesa un material sometido a un campo magnético. Desde mediados del siglo XIX se aceptó que esa rotación se debía principalmente a la interacción del campo eléctrico de la luz con las cargas presentes en el material. El nuevo estudio obliga a matizar ese planteamiento, porque añade otro actor relevante: el propio campo magnético de la radiación.
Las bases del trabajo se apoyan en un modelo físico preciso, la ecuación de Landau–Lifshitz–Gilbert (LLG), empleada para describir la dinámica del espín en materiales magnéticos. Esta ecuación permite estudiar fenómenos ultrarrápidos que ocurren en escalas de tiempo de femtosegundos. Esa capacidad de análisis es fundamental para comprender cómo el magnetismo interno de la luz puede generar un par de torsión magnético en un material, algo que antes se consideraba despreciable o directamente inexistente.
El estudio sostiene que “aparece un par magnético procedente de la energía de Zeeman de un campo óptico magnético”. Esta es una de las claves del nuevo enfoque: la luz circularmente polarizada posee campos magnéticos oscilantes que pueden ejercer fuerzas reales y medibles sobre los espines de los materiales. Durante décadas se pensó que ese efecto era demasiado débil para importar. Ahora los datos dicen lo contrario.
La contribución oculta del magnetismo de la luz
Uno de los puntos más llamativos del artículo es el cálculo del aporte real del campo magnético óptico al efecto Faraday. Los autores realizaron sus estimaciones usando un material de referencia: el granate de galio y terbio (TGG), muy utilizado en óptica por su gran susceptibilidad magnética. Según describen, “encontramos que representa aproximadamente el 17% del valor medido a 800 nm”. Ese 17% no es anecdótico. Equivale a casi una quinta parte del efecto total, un porcentaje que resulta difícil pasar por alto en cualquier teoría seria.
Además, la contribución aumenta notablemente en otras regiones del espectro. En longitudes de onda de 1,3 micras los autores llegan a señalar que la aportación del campo magnético óptico alcanza el 75% de la rotación observada experimentalmente. Ese enorme salto sugiere que el magnetismo óptico no solo estaba infravalorado: estaba prácticamente oculto a plena vista, en materiales y condiciones que ya se conocían pero no se interpretaban de forma completa.
Para obtener estas cifras, el artículo recurre a los coeficientes de Verdet, que miden cuánto rota la luz al pasar por un material bajo un campo magnético. El modelo teórico desarrollado en el estudio estima estos coeficientes para diferentes longitudes de onda y llega a conclusiones que obligan a reinterpretar resultados experimentales previos. La rotación no es únicamente fruto del campo eléctrico, como marcaban los libros tradicionales; también surge del campo magnético interno de la propia onda electromagnética.
Un fenómeno con antecedentes sorprendentes
Aunque la idea pueda parecer novedosa, el efecto Faraday lleva casi dos siglos protagonizando debates y refinamientos. Lo singular del nuevo estudio es que encaja varias piezas que hasta ahora estaban dispersas. Durante los últimos años se había observado que ciertos fenómenos magnéticos inducidos por luz —como el llamado efecto Faraday inverso— no se ajustaban del todo a la explicación convencional basada en la interacción eléctrica. Faltaba una parte del rompecabezas.
El nuevo marco teórico aproxima ambas versiones del efecto Faraday y demuestra que no pueden describirse mediante una única constante o bajo una única formulación. Según subrayan los autores, “los dos efectos resultan no recíprocos cuando se alcanzan escalas ultrarrápidas fuera del equilibrio” . La frase condensada es importante, porque muestra que el comportamiento eléctrico y el magnético de la luz no son simplemente dos caras de la misma moneda, sino fenómenos que pueden desconectarse y evolucionar de forma independiente según la escala temporal y las condiciones experimentales.
Entre los espines y la luz: un diálogo más complejo de lo esperado
Para entender la magnitud del descubrimiento hay que detenerse brevemente en los espines electrónicos. Los espines son propiedades cuánticas que se comportan como pequeños imanes y están muy implicados en las tecnologías magnéticas modernas. Los investigadores analizaron cómo la luz, en particular la luz circularmente polarizada, interactúa con esos espines. El resultado principal es que la luz no solo los perturba a través de su componente eléctrico, sino que el campo magnético óptico ejerce un par dinámico que contribuye de manera sustancial a la rotación de la polarización.
Ese mecanismo no es trivial. Supone que la luz lleva consigo un magnetismo funcional, capaz de inducir efectos similares a los que generaría un campo magnético estático pero modulados a frecuencias ópticas. El artículo lo describe con precisión cuando explica que “la contribución derivada del campo magnético óptico puede ser relevante para el efecto Faraday directo”. Esta afirmación reconfigura la interpretación estándar de la magneto-óptica y abre paso a aplicaciones que podrían beneficiarse de esta interacción ampliada.
Hacia nuevas tecnologías guiadas por luz
Uno de los aspectos más interesantes del estudio es su potencial repercusión tecnológica. El efecto Faraday se aplica en dispositivos ópticos como aisladores, moduladores o sensores de campo magnético. Incorporar la contribución del componente magnético de la luz podría mejorar su rendimiento o permitir nuevos diseños. En particular, la óptica de longitudes de onda largas —donde la aportación magnética crece hasta valores dominantes— podría beneficiarse notablemente.
El hallazgo también impacta en áreas como la espintrónica y la manipulación óptica de magnetización. Muchos experimentos que estudian la interacción entre luz y materiales magnéticos se basan en fenómenos ultrarrápidos en escalas de femtosegundos o picosegundos. Saber que la luz puede transferir un par magnético más fuerte del estimado hasta ahora permite reinterpretar resultados previos y guiar el diseño de nuevos experimentos.
A largo plazo, esta comprensión más rica de la interacción luz–espín podría tener relevancia en tecnologías emergentes como la computación cuántica basada en espines, donde controlar dinámicas magnéticas a velocidades extremas es crucial. Aunque el artículo no presenta aplicaciones inmediatas, sienta las bases para desarrollos futuros con un potencial significativo.
Preguntas abiertas y el camino que queda por recorrer
Como ocurre con todo avance relevante, el estudio deja preguntas abiertas. Una de ellas es la relación exacta entre la contribución magnética y la eléctrica en diferentes materiales. Otra duda importante tiene que ver con la respuesta de materiales más complejos o estructurados, donde las dinámicas de espín pueden variar radicalmente. Tampoco se conoce aún cómo influye la geometría de los dispositivos ópticos o si materiales artificiales —como metamateriales o cristales fotónicos— podrían amplificar este efecto.
Los autores también señalan que su modelo se centra en condiciones fuera de resonancia, donde la luz no excita modos internos del material. Queda pendiente analizar con detalle qué ocurre en situaciones resonantes, que pueden amplificar interacciones y producir efectos no lineales. Aun así, el marco teórico es sólido y permitirá construir sobre él nuevas investigaciones experimentales.
Referencias
- Assouline, B., & Capua, A. Faraday effects emerging from the optical magnetic field. Scientific Reports, 15, 39566 (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-24492-9
Cortesía de Muy Interesante
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