21 Junio 2017

del Sitio Web Tendencias21

 





 David Villeneuve,

de la Universidad de Ottawa e investigador del CNRC,

uno de los artífices de esta proeza tecnológica.

Photo: Dave Weatherall, Ottawa University.



Gracias a la ciencia del attosegundo,

es posible captar la parte imaginaria de la función de onda

Físicos de tres continentes han conseguido por vez primera

una imagen holográfica de la función de onda quántica de un electrón.

Han captado la parte imaginaria de la función de onda

valiéndose de la ciencia del attosegundo,

que permite ver a los electrones

dentro mismo de los átomos y de las moléculas.

 



Por primera vez en la historia, físicos de tres continentes han conseguido medir y describir la función de onda mecánico-quántica de un electrón ionizado apoyándose en la ciencia del attosegundo, informa la Universidad de Ottawa en un comunicado.

El resultado corresponde a físicos,

  • de la Universidad de Ottawa

  • del Consejo Nacional de Investigaciones (CNRC) de Canadá

  • del Max-Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy de Alemania

  • de la Universidad Waseda en Japón,

...que han publicado sus resultados (Coherent Imaging of an Attosecond Electron Wave Packet) en la revista Science.

La investigación en el dominio del attosegundo está todavía en sus inicios, señala uno de los investigadores, el canadiense David Villeneuve.

 

Añade que este resultado sólo ha sido posible merced a los avances en el dominio de la fotónica quántica, ya que las experiencias observables a nivel de attosegundo permiten ver a escala quántica a los electrones dentro mismo de los átomos y de las moléculas.

La experiencia demuestra una de las propiedades fundamentales de la mecánica quántica.

 

Capturando las primeras imágenes holográficas de la función quántica de un electrón, los físicos han demostrado no sólo la posibilidad de ejercer un control extremo sobre el estado quántico de un átomo mediante tecnología punta basada en el attosegundo, sino también hasta qué punto las técnicas de la ciencia del attosegundo revolucionan la investigación física de los rayos ultrarrápidos.

Un attosegundo es una unidad de tiempo equivalente a la trillonésima parte de un segundo (1x10-18 de segundo).

 

La relación entre un attosegundo y un segundo es la misma que existe entre un segundo y la edad del universo. Los pulsos o flashes luminosos del orden de attosegundo pueden modificar profundamente los estados de la materia.

Los electrones son partículas elementales con carga negativa que han posibilitado muchas tecnologías cotidianas, como la electricidad o la electrónica.

 

La interacción entre la luz y los electrones es por otro lado la base de la fotosíntesis y del funcionamiento de las pilas fotovoltaicas.




Un electrón eyectado en seis direcciones simultáneas

En esta experiencia, los científicos irradiaron átomos de neón con pulsos (flashes) del orden de attosegundos con la finalidad de crear un estado excitado del neón.

 

 

 

 

Al mismo tiempo, un pulso láser infrarrojo sincronizado con precisión, proporcionó la energía adicional necesaria para ionizar el átomo de neón, provocando así la eyección de un electrón.

Gracias a la combinación precisa de los pulsos láser utilizados, el estado quántico del electrón eyectado ha podido ser controlado. Cada electrón ha sido eyectado simultáneamente en seis direcciones diferentes, gracias a la magia de la mecánica quántica.

Como la función de onda del electrón comporta una parte imaginaria, es imposible obtener de ella una imagen.

 

La función de onda quántica se desvanece desde que es medida y por consiguiente, sólo el valor absoluto de la función de onda puede ser observada.

En mecánica quántica, una función de onda es una forma de representar el estado físico de un sistema de partículas. Se interpreta como un objeto abstracto, como un elemento de dimensión infinita que agrupa a los posibles estados del sistema de partículas.

Con la finalidad de acceder a la parte imaginaria de la función de onda, fue preciso abrir otro camino coherente para el electrón, lo que permitió obtener una referencia holográfica.

 

De esta forma se ha conseguido obtener una imagen holográfica de la amplitud y señal de la función de onda quántica de un electrón.
 

 

 


Referencia