Investigadores han vislumbrado -por sólo una fracción de segundo- una visión electrónica del mundo: el seguimiento de un electrón que abandona la vecindad del átomo al absorber éste la luz.

De una manera similar a tomar «instantáneas» del proceso, fueron capaces de seguir cómo el impulso único de cada electrón cambió en el tiempo increíblemente corto de tiempo que tardó en escapar de su átomo de acogida y convertirse en un electrón libre.

En la revista Nature Physics, los investigadores escriben que los electrones seguidos en tan fino detalles constituyen un primer paso para controlar el comportamiento de los electrones dentro de la materia y, por lo tanto, el primer paso hacia un largo y complicado camino que eventualmente podría conducir a la creación de nuevos estados de materia a voluntad.

Una consecuencia inmediata es que los investigadores pueden ahora clasificar el comportamiento mecánico cuántico de electrones de diferentes átomos, explicó el líder del proyecto Louis DiMauro, presidente de Hagenlocker y profesor de física en la Ohio State University.

«Ahora podemos mirar un electrón y descifrar su historia temprana, podemos preguntarnos cómo es diferente si viene de un átomo de helio o de un átomo de neón, por ejemplo», dijo en un comunicado.

Pero el objetivo final de los investigadores es mapear los sistemas mecánicos cuánticos -que se aplican al mundo ultra-pequeño- en una escala mucho mayor para que eventualmente puedan dirigir los movimientos de partículas subatómicas dentro de una molécula.

«Si piensas en cada instantánea que tomamos como marco en una película, tal vez algún día podríamos detener la película en un marco en particular y cambiar lo que suceda después -digamos, empujando un electrón con luz y cambiando su dirección. Entrar en una reacción química y hacer que la reacción ocurra de una manera diferente de lo que sería natural», dijo DiMauro.

Esencialmente, él y el estudiante de doctorado en física Dietrich Kiesewetter y sus colegas han demostrado que una técnica de laboratorio bien establecida para estudiar electrones libres podría ser usada para estudiar electrones que aún no están completamente libres, sino en el proceso de salir de un átomo.

Los electrones se comportan de manera diferente cuando pueden sentir el tirón de las fuerzas subatómicas de un núcleo y de los electrones vecinos, y cuanto más lejos llegan de un átomo, esas fuerzas disminuyen. Aunque romper libremente toma menos de un femtosegundo (una cuatrillonésima de segundo), este estudio muestra cómo el momento de un electrón cambia muchas veces a lo largo del camino, ya que pierde contacto con partes individuales del átomo. Esos cambios tienen lugar en la escala de attosegundos (milésimas de un femtosegundo, o quintillonésimas de un segundo).

La técnica que los investigadores usaron se llama RABBITT (Reconstruction of Attosecond Beating By Interfering Two-photon Transitions), e implica golpear los átomos en un gas con luz para revelar la información mecánica cuántica. Ha sido perfeccionado alrededor durante casi 15 años, y se ha convertido en un procedimiento estándar para estudiar los procesos que ocurren en escalas de tiempo muy cortas.

No toda la información mecánica cuántica que proviene de RABBITT es utilizable, sin embargo, o al menos, no todo fue pensado para ser utilizable hasta ahora. Es por eso que han creado una versión mejorada de la técnica con RABBITT +.

«Estamos usando la información que otros desechan, la parte que viene de cerca del núcleo del átomo, porque los datos siempre parecían demasiado complejos para descifrar», dijo DiMauro. «Desarrollamos un modelo que muestra que podemos extraer información simple pero importante de la información más compleja».

Fuente: Europa Press