Captan el momento en que un electrón escapa de un átomo

Aunque se trata más de una desvinculación gradual y exótica que de un cambio abrupto entre dos situaciones, el momento en que un electrón escapa de un átomo y se vuelve libre ha sido observado con un nivel de detalle nunca antes logrado.

Un haz láser potente puede arrancar a un electrón de su átomo, siendo éste un proceso que ocurre de forma casi instantánea.

El equipo de Markus Kitzler, del Instituto de Fotónica en la Universidad Tecnológica de Viena en Austria, y Joachim Burgdoerfer del Instituto de Física Teórica en la misma universidad, ha logrado estudiar este fenómeno con una resolución temporal de menos de diez attosegundos. Un attosegundo es 0,000000000000000001 segundos. Para dar una idea de lo ínfimo que es este número, se puede decir que un attosegundo sería con respecto a un segundo algo no muy distinto de lo que este último sería con respecto a la edad del universo (unos 14.000 millones de años).

Los científicos lograron observar un átomo en el proceso de ionizarse y también la aparición de un electrón libre.

Esta observación, con sus mediciones, proporciona datos valiosos sobre los electrones en el átomo; datos que hasta ahora no habían estado disponibles de forma experimental. Entre ellos, destaca, por ejemplo, la evolución temporal de la fase cuántica del electrón, o sea el ritmo al que oscilan las ondas cuánticas.


En el experimento con el que se obtiene esta clase de información, se disparan pulsos cortos de láser contra los átomos. Cada pulso láser puede ser descrito como una onda de luz; la onda incide en el átomo, y por tanto cambia el campo eléctrico que rodea al átomo. El campo eléctrico arranca un electrón del átomo, pero no se puede definir el momento exacto en que esto sucede. No sólo por tratarse de un proceso gradual, sino también por las peculiaridades cuánticas que afectan a las partículas subatómicas. Aunque suene extraño, un electrón abandona el átomo en diferentes instantes, y estos procesos se combinan, al igual que las olas sobre la superficie del agua, creando un complejo patrón de onda. Estas interferencias de onda en el ámbito de la mecánica cuántica pueden proporcionar información clave sobre el estado cuántico inicial del electrón durante el proceso de ionización.