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 colores que vemos viven en nuestros ojos, nuestro cerebro, nuestra cultura y el entorno 2 noviembre, 2022
    El color está en los ojos y el cerebro del espectador: la forma en que vemos y describimos los tonos varía ampliamente entre las personas por múltiples razones. Según un nuevo estudio, estas variaciones están determinadas por variables como nuestra estructura ocular individual, la forma en que nuestro cerebro procesa las imágenes, qué idioma hablamos […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los agujeros negros en estado cuántico rompen los límites de lo extraño 2 noviembre, 2022
    El Universo nos está revelando que siempre es más extraño, misterioso y fascinante de lo que la mayoría de nosotros podríamos haber imaginado: un nuevo estudio ha descubierto que los agujeros negros, afectados por el fenómeno de superposición cuántica, pueden tener masas muy diferentes al mismo tiempo: extrapolando esta idea a una persona, significaría que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Pistas químicas resuelven uno de los misterios de los violines Stradivarius 2 noviembre, 2022
    Unas pistas químicas han resuelto uno de los misterios que convierten a los Stradivarius en los mejores violines del mundo: la madera contiene un tratamiento a base de proteínas que podría influir en el sonido del instrumento, dándole su inconfundible claridad.
    CERIC/T21
  • Las matemáticas descubren cuál es la mejor defensa para un equipo de fútbol 2 noviembre, 2022
    Físicos argentinos han desarrollado un modelo informático fabricado con imágenes reales de partidos de fútbol que calcula la mejor defensa para un equipo: lo que marca la diferencia no es la cooperación para los pases, sino la distancia entre los jugadores.
    N+1/T21
  • Identifican en Marte el impacto de meteorito más grande registrado en el Sistema Solar 1 noviembre, 2022
    Un seismo que sacudió el planeta rojo en 2021 fue el resultado del impacto de un meteorito masivo, según revelaron los científicos de la NASA. Se trata del impacto de meteorito más grande registrado hasta hoy en todo el Sistema Solar: el cráter producido mide 150 metros de ancho y 21 metros de profundidad. Al […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren un enorme asteroide potencialmente peligroso para la Tierra 1 noviembre, 2022
    Un asteroide cercano y potencialmente peligroso es el más grande identificado en los últimos 8 años, según los investigadores. Con casi un kilómetro y medio de ancho, desarrolla una órbita que, en el futuro, podría acercarlo lo suficiente a la Tierra como para plantear un grave problema y poner a prueba los sistemas de defensa […]
    Pablo Javier Piacente
  • Podría haber 4 quintillones de objetos extraterrestres en nuestro sistema solar 1 noviembre, 2022
    En nuestro sistema solar podría haber hasta 4 quintillones de objetos tecnológicos extraterrestres. La mayoría serían muy pequeños para ser detectados, pero otros podrían ser como el misterioso Oumuamua, según astrónomos de Harvard.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Los científicos chillan: nos estamos quedando sin futuro 1 noviembre, 2022
    La rebelión científica está viviendo una escalada de acciones que advierte del triste final que espera a nuestra civilización si seguimos mirando hacia otro lado ante la crisis planetaria: la indiferencia social, el negacionismo de los intereses creados y la inconciencia de las instituciones, nos están dejando sin futuro.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Marte tuvo un océano en su hemisferio norte 31 octubre, 2022
    Los científicos descubrieron en Marte más de 6.500 kilómetros de crestas fluviales, que son probablemente deltas de ríos erosionados o cinturones de canales submarinos: los restos de una antigua costa marciana, en torno a un océano o un gran mar que habría existido en el planeta rojo hace aproximadamente 3.500 millones de años, y que […]
    Pablo Javier Piacente
  • La Luna nunca se separará de la Tierra, aunque se aleja progresivamente 31 octubre, 2022
    Un nuevo estudio que analizó las capas de roca en un parque australiano ha descubierto que la Luna estaba 60.000 kilómetros más cerca de la Tierra hace 2.500 millones de años, y que, aunque se está alejando de nuestro planeta 3,8 centímetros por año, nunca se separará de la Tierra.
    Pablo Javier Piacente