Tendencias21
La última frontera observada del tiempo es de 100 atosegundos

La última frontera observada del tiempo es de 100 atosegundos

Investigadores europeos han conseguido medir el más pequeño intervalo de tiempo, que es de 100 atosegundos, observando los movimientos de un electrón dentro de un átomo. El experimento consolida una nueva ciencia, la atofísica, que no sólo permite observar estados cada vez más primarios de la realidad, sino que también pretende controlar los cambios que se producen en el interior mismo del átomo. Se abra así un nuevo universo de posibilidades respecto a la manipulación de la materia. Por Eduardo Martínez.

La última frontera observada del tiempo es de 100 atosegundos

El más pequeño intervalo posible de tiempo ha sido medido por científicos de la Universidad de Viena. Utilizando impulsos cortos de láser, vieron un electrón moviéndose dentro de un átomo y fueron capaces de medir sucesos de hasta 100 atosegundos.

Los atosegundos representan la escala de tiempo en que se mueve la dinámica electrónica de los átomos. Para registrar en tiempo real estos movimientos atómicos hay que excitar y medir la duración de las transiciones que se producen a esta escala infinitesimal de la materia.

La observación reciente de impulsos lumínicos a la escala de femtosegundos (equivalentes a 10 elevado a potencia de -15 segundos) ha acelerado las técnicas de los registros atómicos, que han pasado a medirse en atosegundos (10 elevado a la potencia de –18 segundos).

El profesor Ferenc Krausz y su equipo del Instituto de Fotónica de la Universidad Técnica de Viena, han trabajado junto a investigadores del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Garching y de la universidad de Bielefeld, para conseguir esta medición inédita, cuyo relato se publica en la revista Nature.

Rayos de 250 atosegundos

Los investigadores han demostrado que es posible generar y medir los impulsos de rayos X que duran 250 atosegundos. Estos impulsos proceden de un gas de neon cuyos átomos son ionizados por impulsos de un láser de una duración de 2,5 femtosegundos.

Los impulsos de rayos X excitan los átomos de un fotocátodo, material que convierte los fotones de rayos X en electrones. Estos electrones incidentes son de dos tipos, primarios y secundarios. Al pasar por una cámara, estos electrones dejan grabada una imagen “tomográfica” de sí mismos que es la que sirve para medir los impulsos regulares de los átomos de neón, a la velocidad de 250 atosegundos.

Gracias a este procedimiento es posible observar también a los electrones secundarios, más breves, que se mueven a la velocidad de 100 atosegundos, desvelando así las transiciones atómicas que se producen en el envoltorio electrónico de los átomos del fotocátodo.

La atofísica, nueva ciencia

El experimento consolida una nueva ciencia, la atofísica, que no sólo permite observar los intervalos de tiempo que se producen cuando los electrones se desplazan alrededor de sus átomos, sino que también pretende controlar los cambios que se producen en el interior mismo del átomo, lo que nos sitúa a las puertas de un nuevo Universo de posibilidades respecto a la manipulación de la materia.

Un átomo no es exactamente el equivalente a una pelota de tenis, sino más bien una nube compuesta esencialmente de vacío en el seno de la cual se encuentra un núcleo orbitado por electrones. Son estos movimientos de electrones los que se miden en atosegundos y su dinámica es la que genera las fluctuaciones de energía procedentes del átomo.

Hace mucho tiempo que la ciencia persigue la observación y medida de estos fenómenos íntimos de la materia, pero no ha sido sino con la llegada de los láser que este conocimiento ha avanzado realmente.

Son precisamente rayos láser ultrarrápidos (también llamados láseres femtosegundos), hechos con pulsaciones ultracortas de rayos X, los que han permitido tomar esas fotos íntimas de la materia en sus procesos más elementales.

Flashes fotográficos

De la misma forma que los flashes de milésimas de segundo permiten fotografiar una bala de revólver en pleno vuelo, impulsos luminosos medidos en femtosegundos pueden capturar reacciones químicas entre grupos de átomos o moléculas.

Para llegar sin embargo a los movimientos que se producen en el interior del átomo, como las órbitas de los electrones, esos impulsos luminosos deben ser todavía más rápidos.

El objetivo es llegar a capturar el tiempo utilizado por un electrón para rodear su protón en el átomo más pequeño, el de hidrógeno, cuya duración es de 24 atosegundos.

Esa observación no se ha conseguido todavía, pero es evidente que se avanza claramente hacia ella. Los 100 atosegundos capturados en el último experimento es la antesala de proezas mucho mayores.

Tema relacionado:

Nuevas tecnologías para detener el tiempo consiguen filmar al cerebro mientras piensa

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Los abismos oceánicos están profusamente poblados de vida prístina 7 febrero, 2022
    Los abismos oceánicos triplican la diversidad microbiana de los niveles superiores de los mares terrestres, pero la mayor parte de esa vida es desconocida por la ciencia: lo revela el análisis de casi 1.700 muestras y dos mil millones de secuencias de ADN recogidas en todo el mundo.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • El universo temprano estaba siete veces más caliente que el actual 7 febrero, 2022
    El universo temprano tenía una temperatura siete veces mayor que la actual, han comprobado los astrofísicos: utilizaron una nube de vapor de agua proyectada por una lejana galaxia para observar el estado del Universo en sus primeras etapas. Nueva puerta para el estudio de la energía oscura.
    Redacción T21
  • El cerebro es como una máquina del tiempo 6 febrero, 2022
    El cerebro actualiza cada 15 segundos la información que procede de los ojos para que podamos gestionar la vida cotidiana sin que caigamos en alucinaciones. Es como una máquina del tiempo que nos proporciona estabilidad visual.
    Redacción T21
  • Las ardillas tienen el secreto de los viajes al espacio profundo 5 febrero, 2022
    La pérdida de masa muscular que sufren los astronautas en el entorno de gravedad cero del espacio se puede subsanar replicando el mecanismo natural que usan las ardillas para hibernar y despertarse meses después en perfecto estado físico.
    Redacción T21
  • Las primeras células se agruparon de forma autónoma, tanto en la Tierra como en Marte 4 febrero, 2022
    La formación autónoma de poblaciones de protocélulas o células primitivas, utilizando la energía presente en superficies naturales, podría haber sido el punto de partida de una ruta que habría culminado en la transformación de entidades no vivas en organismos vivos, según un nuevo estudio. 
    Pablo Javier Piacente
  • El agua de la Tierra existía antes que surgiera nuestro planeta 4 febrero, 2022
    La composición química del agua que hoy disfrutamos en la Tierra y que es primordial para la vida existía desde mucho antes de la formación de nuestro planeta: se conformó gracias a depósitos de gas que incluían vapor de agua, en los primeros 200.000 años del Sistema Solar.
    Pablo Javier Piacente
  • ¿Existe un mundo paralelo oculto? Un experimento con neutrones parece sugerirlo 4 febrero, 2022
    Un experimento desarrollado con neutrones en el reactor nuclear de Grenoble ha descubierto nuevos indicios de que las partículas que desaparecen inexplicablemente podrían haber emigrado a un universo paralelo. Y pueden volver al nuestro.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Las lunas podrían ser la clave para que los planetas alberguen vida 3 febrero, 2022
    Las lunas podrían ser un elemento crucial para que un planeta tenga la capacidad de albergar vida: según un nuevo estudio, los satélites naturales deben ser grandes en proporción al tamaño del planeta anfitrión, para que las posibilidades de hallar vida se incrementen.
    Pablo Javier Piacente
  • El Sol produce grietas en la magnetosfera de la Tierra 3 febrero, 2022
    El campo magnético de la Tierra o magnetosfera nos protege del viento solar y de los efectos perjudiciales del clima espacial, pero no siempre ofrece una protección completa. Un mecanismo en la magnetosfera permite que las partículas solares se deslicen a través de esta primera línea de defensa, generando un proceso que puede debilitar ciertas […]
    Pablo Javier Piacente
  • El grafeno sirve para generar materia y antimateria a partir del vacío 3 febrero, 2022
    El grafeno puede utilizarse para imitar la producción de partículas y antipartículas que se produce en el vacío que rodea a las estrellas de neutrones. Genera electrones supralumínicos que proporcionan una corriente eléctrica superior a la permitida por la física cuántica de la materia condensada.
    Redacción T21