Descubriendo los zeptosegundos: el avance de la física cuántica
El mundo de la física cuántica ha alcanzado un nuevo hito con la capacidad de medir eventos en la escala de zeptosegundos, una miltrillonésima parte de un segundo. Este avance, logrado por el físico Martin Schultze y su equipo del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, ha permitido observar el instante preciso en el que un electrón escapa del núcleo atómico.
¡Ahí te quedas, núcleo!
Parecía imposible capturar el instante inconcebiblemente breve en el que un electrón escapa del núcleo atómico que orbita. Hablamos de zeptosegundos, la miltrillonésima parte de un segundo. En números, 10 elevado a la menos 21. Nadie había medido cambios a nivel atómico a una escala de tiempo tan nimia, pero ahora lo han logrado el físico Martin Schultze y sus colegas del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, en Alemania. Para hacerlo, dirigieron un pulso láser ultravioleta a un átomo de helio. Los electrones sobre los que inciden los fotones de la luz se excitan hasta el punto de escapar del átomo que contribuyen a formar, y eso es lo que han medido los científicos: la emisión de electrones desde que empieza hasta que acaba: en total, 850 zeptosegundos.
Un átomo de helio tiene dos electrones. Tras la emisión de uno, puede calcularse la posición más probable del otro, que se ve en el área brillante de la imagen.
El Avance Tecnológico
Este logro representa un avance significativo en la física cuántica y la metrología del tiempo. La capacidad de medir eventos a escalas de tiempo tan extremadamente pequeñas abre nuevas posibilidades para la investigación en diversos campos científicos. Utilizando pulsos láser ultrarrápidos, los investigadores han desarrollado una técnica que permite observar y medir procesos atómicos en tiempo real con una precisión sin precedentes. Esta técnica no solo proporciona una comprensión más profunda de la dinámica electrónica dentro de los átomos, sino que también puede tener aplicaciones prácticas en el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas.
Importancia de los Zeptosegundos
Los zeptosegundos son una escala de tiempo que, hasta hace poco, se consideraba inaccesible. Capturar y medir eventos que ocurren en esta escala requiere tecnología de vanguardia y una comprensión avanzada de la óptica cuántica. La posibilidad de observar cómo un electrón se excita y escapa del núcleo atómico en tan solo 850 zeptosegundos es crucial para el estudio de los procesos fundamentales en la física. Estos hallazgos pueden ayudar a desarrollar modelos más precisos de la interacción entre la luz y la materia, y mejorar nuestra comprensión de los fenómenos cuánticos que gobiernan el comportamiento de los átomos y las moléculas.
Un zeptosegundo es una miltrillonésima parte de un segundo. Es usado en física y química, no en la vida diaria.
Metodología del Experimento
El experimento realizado por Schultze y su equipo involucró el uso de pulsos láser ultravioleta de altísima precisión. Al dirigir estos pulsos hacia un átomo de helio, lograron excitar los electrones hasta el punto en que escaparon del átomo. Medir la emisión de estos electrones desde el inicio hasta el final permitió a los científicos determinar el tiempo exacto del proceso, que fue de 850 zeptosegundos. Este tipo de medición requiere una coordinación extremadamente precisa y una tecnología avanzada capaz de detectar cambios minúsculos en la energía y posición de los electrones.
Implicaciones Futuras
La capacidad de medir eventos en zeptosegundos tiene amplias implicaciones para la ciencia y la tecnología. En la física cuántica, esta capacidad puede permitir la observación directa de fenómenos que antes eran puramente teóricos. Además, en la química, puede proporcionar una mejor comprensión de las reacciones químicas a nivel atómico y molecular, lo que podría conducir al desarrollo de nuevos materiales y medicamentos. En la informática cuántica, la precisión en la medición de tiempos ultracortos puede mejorar el control y la manipulación de qubits, los bloques de construcción de los computadores cuánticos.
El rayo de luz está representado con líneas de energía que interactúan con los electrones del átomo, indicando la excitación electrónica.
Conclusión
El logro de Martin Schultze y su equipo al medir la emisión de electrones en una escala de zeptosegundos marca un hito en la investigación científica. Este avance no solo demuestra la capacidad humana para explorar y entender los fenómenos más fundamentales del universo, sino que también abre nuevas posibilidades para la tecnología y la innovación. La medición de eventos en zeptosegundos representa una nueva frontera en la física cuántica, con el potencial de revolucionar nuestra comprensión del mundo atómico y molecular y de impulsar avances significativos en diversas áreas científicas y tecnológicas.
