A principios de octubre, la Real Academia Sueca de las Ciencias otorgó el Premio Nobel de Física 2023 a Pierre Agostini (Universidad Estatal de Ohio, EEUU), Ferenc Krausz (Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Universidad de Múnich, Alemania) y Anne L’Huillier (Universidad de Lund, Suecia) por su contribución al estudio de la dinámica de los electrones. Birger Seifert, profesor de Física de la PUC comenta y explica este trabajo.

La misión de estudiar el comportamiento de los átomos, cuya dinámica se desarrolla en attosegundos (la trillonésima parte de un segundo), había sido un gran desafío para los científicos. Sin embargo, los galardonados dedicaron parte de su carrera en resolver esta carencia y dieron con una herramienta basada en pulsos de luz que se pueden usar para tener imágenes de procesos dentro de átomos y moléculas.

En conversación con Carla Hermann, del programa Let’s get physical, el docente del departamento de Física de la Pontificia Universidad Católica, comenta que “con esta herramienta creada por los científicos por primera vez nos da la oportunidad de ver cómo se mueven los electrones en un tiempo muy corto. Y cómo se pueden generar estos pulsos para medir la dinámica de los electrones”.

Este nuevo láser pulsado, es como una especie de cámara que permite detectar estos movimientos veloces. “En muchos experimentos estos pulsos son como rayos que se propagan, a la velocidad de la luz. En estricto rigor, no estamos hablando de luz visible, sino que estamos hablando de luz ultravioleta. Es como la longitud de onda que tiene la luz verde”, explica Birger Seifert.

Mejor tecnología

Los científicos han estado trabajando en esta nueva herramienta desde el año 1987, cuando Anne L’Huillier observó el surgimiento de muchos matices diferentes de luz, al transmitir luz láser infrarroja a través de un gas noble. La física se dio cuenta que podría ofrecer grandes avances en distintas materias como, por ejemplo, la exploración del comportamiento de los electrones en el material, hasta la identificación de moléculas en el diagnóstico médico.

“Es una longitud de onda muy corta, que no es luz en realidad. En estricto rigor, son ondas electromagnéticas que son prácticamente rayos X. Es un rayo que pasa por otro rayo, y a veces este puede ser de moléculas. Es un tren de pulsos que interactúan lentamente con la molécula y cuando pasa eso, la molécula se mueve con otra parte. Uno puede escanear prácticamente todo lo que ocurre en la molécula”.

Birger Seifert, docente de la PUC.

Hoy en día, esto permite resolver estructuras que antes no se podían efectuar ya que no se contaba con la precisión de ver estas ráfagas lo suficientemente rápidas, para ir viendo las diferencias de distancia o de lo que fuese. “Se trata básicamente de la ionización de los pulsos, que en ingles se dice sudden ionization. Uno puede ver cómo reaccionan las cargas y los electrones en la molécula. Existe una redistribución de la carga dentro de la molécula y eso ocurre en pocos femtosegundos”, menciona.

Finalmente, Birger Seifert cuenta que, cada cierto año, la ciencia avanza con mayor precisión sobre estos pulsos y ante la pregunta de que se llegue a ver pulsos de luz aún más cortos, el profesor señala que se está trabajando fuertemente en eso. “La gente sabe que los físicos somos extremos y ya estamos trabajando en ideas de cómo hacerlo, aunque no es fácil estoy seguro de que lo vamos a lograr”, enfatiza.