Ni siquiera intentes capturar un zeptosegundo usando un cronómetro de rutina. Esta pequeña porción de tiempo es una fracción de segundo, tan pequeña que equivale a un solo número uno sentado 21 lugares detrás del punto decimal, una billonésima parte de una billonésima de segundo, informa Rebecca Boyle de New Scientist . Y los investigadores del Instituto Max Plank en Alemania finalmente midieron cambios mínimos dentro de un átomo en la escala de zeptosegundos.
Los investigadores lograron esta hazaña mientras estudiaban el llamado efecto fotoeléctrico en acción. Albert Einstein describió este complicado capricho de la luz en 1905, y luego ganó el Premio Nobel de Física por su explicación de este concepto definitorio. El efecto fotoeléctrico muestra que la luz puede actuar como onda y como partícula. Cuando un fotón, o una partícula de luz, de cierta energía golpea un electrón, puede liberar al electrón de su átomo. El fotón expulsa el electrón en un proceso llamado fotoemisión, la base de la energía solar.
Ahora los investigadores han capturado la emisión de electrones de los átomos de helio, midiendo la minúscula cantidad de tiempo que tarda el electrón en ser expulsado después del ataque de fotones. Para medir el evento, el físico usó un equipo llamado Cámara Attosecond Streak, que consta de dos láseres de diferentes disparos de luz en ráfagas extremadamente cortas, escribe Stewart Wills en Optics and Photonics News. Los investigadores dirigieron la cámara hacia un chorro de helio, un gas relativamente simple, que consta de átomos que tienen solo dos electrones cada uno.
El primer láser fue un rayo extremadamente ultravioleta destinado a excitar el helio lo suficiente como para ceder uno de sus electrones, disparando en pulsos de 100 attosegundos (un attosegundo es solo 10-18 segundos). El segundo láser era infrarrojo cercano y se utilizó para capturar los electrones que escapan en acción, disparando durante cuatro femtosegundos a la vez (un solo femtosegundo es solo 10-15 segundos).
Cuando el átomo de helio expulsaba un electrón, el láser infrarrojo detectaba la emisión, lo que permitía a los investigadores calcular la duración del evento hasta 850 zeptosegundos. El experimento mostró que se necesitan entre 7 y 20 attosegundos para que el átomo de helio expulse uno de sus electrones, informa Boyle. Los resultados del estudio fueron publicados esta semana en la revista Nature Physics.
Los resultados del experimento dan a los investigadores una idea de cómo funciona este proceso cuántico, escribe Boyle, y algún día puede ser útil en la computación cuántica y la superconductividad.
“Siempre hay más de un electrón. Ellos siempre interactúan. Siempre se sentirán el uno al otro, incluso a grandes distancias ", dice el líder del equipo Martin Schultze a Boyle. “Muchas cosas tienen sus raíces en las interacciones de electrones individuales, pero las manejamos como algo colectivo. Si realmente desea desarrollar una comprensión microscópica de los átomos, en el nivel más básico, debe comprender cómo los electrones se relacionan entre sí ”.
Schultze le dice a Wills que el equipo está usando helio, uno de los átomos más simples, para validar sus métodos y crear mediciones de cómo interactúan múltiples electrones y fotones. Resolver estas pequeñas líneas de tiempo con átomos simples es el primer paso para comprender más átomos con más electrones.
