En un experimento único, investigadores de la Universidad de Lund, en Suecia, han conseguido cronometrar cuánto tarda un electrón en emitirse desde un átomo.

El resultado es 0,000 000 000 000 000 02 segundos, o 20 milmillonésimas de una milmillonésima de segundo. El cronómetro de los investigadores consiste en pulsos de láser extremadamente cortos. Con suerte, los resultados ayudarán a proporcionar nuevos conocimientos sobre algunos de los procesos más fundamentales de la naturaleza.

Investigadores de Lund, Estocolmo y Gotemburgo en Suecia han documentado el momento increíblemente breve en que se emiten dos electrones en un átomo de neón.

«Cuando la luz golpea al átomo, los electrones absorben la energía de la luz. Un instante después, los electrones se liberan de los poderes vinculantes del átomo. Este fenómeno, llamado fotoionización, es uno de los procesos más fundamentales de la física y fue descrito teóricamente por Albert Einstein, quien fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1921 por este descubrimiento en particular», dice en un comunicado Marcus Isinger, estudiante de doctorado en attofísica en la Universidad de Lund en Suecia.

La fotoionización se trata de la interacción entre la luz y la materia. Esta interacción es fundamental para la fotosíntesis y la vida en la Tierra, y permite a los investigadores estudiar átomos.

«Cuando los átomos y las moléculas experimentan reacciones químicas, los electrones son los que hacen el trabajo pesado. Se reagrupan y se mueven para permitir que se creen o destruyan nuevos enlaces entre las moléculas. Seguir ese proceso en tiempo real es un santo grial dentro de la ciencia. Ahora nos hemos acercado un paso más», dice Marcus Isinger.

Aunque el neón es un átomo relativamente simple con un total de diez electrones, el experimento requirió un tiempo extremadamente cuidadoso, con un nivel de precisión dentro de una milmillonésima de una milmillonésima de segundo (conocido como attosegundo) y detección de electrones extremadamente sensible que podría distinguir entre los electrones cuya velocidad difiere solo en alrededor de una milésima parte de un attojulio (una millonésima parte de la energía estacionaria de un electrón).

El hallazgo confirma varios años de trabajo teórico y muestra que la attofísica está lista para tomar moléculas más complejas.

«Ser capaz de observar cómo las moléculas intercambian electrones durante una reacción química abre la puerta a estudios completamente nuevos de una serie de procesos biológicos y químicos fundamentales».

La nueva técnica de medición evita la limitación formulada por el padre de la física cuántica, Werner Heisenberg, en 1927. Según el «principio de incertidumbre de Heisenberg», no es posible determinar la posición y la velocidad de un electrón en el mismo instante. Sin embargo, ahora, los investigadores suecos han demostrado que, de hecho, se puede hacer: a través de la superposición (es decir, la interferencia) de dos pulsos cortos de luz con diferentes longitudes de onda.

Fuente: Europa Press