Amy T. Zielinskiimágenes falsas
- La física de attosegundos examina las acciones que ocurren en cantidades increíblemente pequeñas de tiempo.
- Al estudiar los átomos que son ionizantes, los científicos pudieron desarrollar un método para rastrear electrones cuando salen de su hogar atómico.
- El método podría llevar a los científicos a documentar el momento exacto de ionización.
Mientras que la física cuántica estudia cosas increíblemente pequeñas, la física de los segundos estudia mediciones de tiempo increíblemente pequeñas. Es posible medir las milmillonésimas de milmillonésima de segundo a través de ráfagas cortas de láser, y luego estudiar los procesos físicos que ocurren durante ese tiempo. Un equipo internacional de científicos ha determinado cómo medir el movimiento de electrones durante ese corto período de tiempo, posiblemente permitiendo mejoras en fotosensores y fotovoltaicos.
Ionizar un átomo significa agregar o eliminar un átomo. Cuando un electrón abandona un átomo, oscila arriba y abajo como una onda en una escala de tiempo extremadamente corta. Medir esa oscilación notablemente pequeña es un desafío, y es lo que ha desarrollado el equipo de TU Wein en Austria y el CREOL College de la Universidad de Florida Central.
"Cualquier ola consiste en crestas y valles de olas, y la fase de la ola nos dice en qué puntos en el espacio y el tiempo están ubicados", dice Stefan Donsa, de TU Wien, quien ayudó a desarrollar el nuevo método de medición mientras trabajaba en su disertación, en un comunicado de prensa.
"Si dos ondas cuánticas se superponen de tal manera que cada pico de onda de una onda se encuentra con un pico de onda de la otra onda, entonces se suman", continúa Donsa. "Pero si cambias un poco una de las olas para que la cresta de una ola se superponga con el valle de la otra ola, también pueden cancelarse".
Para medir el tiempo de sus oscilaciones electrónicas sin ningún cambio de fase, los científicos tuvieron que crear algo equivalente a un metrónomo cuántico.
"En simulaciones por computadora, hemos estudiado átomos de helio que son ionizados por pulsos láser a diferentes energías", dice Iva Brezinova de TU Wien en el comunicado de prensa. "El átomo de helio puede absorber un fotón del pulso láser y emitir un electrón. Este electrón tiene una fase específica, que es extremadamente difícil de medir".
Típicamente bajo ionización, un átomo solo puede recibir un fotón. Pero la ionización multi-fotónica es posible bajo las circunstancias correctas. Cuando un átomo absorbe dos fotones, el electrón que dispara tiene una energía cinética muy específica que es más alta de lo habitual. Al medir esa energía cinética, el equipo puede rastrear el electrón a medida que oscila.
El desarrollo de un método de seguimiento podría permitir un gran avance en la física de attosegundos: medición directa de la fase de un electrón cuando sale de un átomo.
"Nuestro nuevo protocolo de medición nos permite traducir la información sobre la fase electrónica a su distribución espacial mediante la combinación de pulsos láser muy especiales", dice Donsa. "Al usar el tipo correcto de pulsos láser, la información de fase se puede obtener directamente de la distribución angular de los electrones".
Source link