Ciencia

Zeptosegundos: nuevo récord mundial de medición más corta del tiempo

  • Investigadores de la Universidad Goethe han medido el tiempo que tarda un fotón en cruzar una molécula de hidrógeno: aproximadamente 247 zeptosegundos

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Zeptosegundos: nuevo récord mundial de medición más corta del tiempo

Récord del mundo en la medición de tiempo más corto de la historia. 247 zeptosegundos.  Los físicos de la Universidad Goethe de Frankfurt han logrado una proeza hasta ahora insólita. Con sus colegas de la instalación de aceleración DESY en Hamburgo y el Instituto Fritz-Haber en Berlín  han conseguido medir medido un proceso que se encuentra en el fascinante mundo de los zeptosegundos por primera vez: la propagación de la luz dentro de una molécula. Un zeptosegundo es una billonésima de mil millonésima de segundo.

Los físicos atómicos de la Universidad Goethe del equipo del profesor Reinhard Dörner han estudiado por primera vez un proceso que es más corto que los femtosegundos en magnitudes. Midieron el tiempo que tarda un fotón en cruzar una molécula de hidrógeno: aproximadamente 247 zeptosegundos para la longitud de enlace de la molécula. Este es el período de tiempo más corto que se ha medido con éxito hasta la fecha.

Los científicos consiguieron la medición del tiempo en una molécula de hidrógeno que irradiaron con rayos X. Los investigadores fijaron la energía de los rayos X de modo que un fotón fuera suficiente para expulsar ambos electrones de la molécula de hidrógeno.

Los electrones actúan como partículas y ondas simultáneamente y, de esta manera, la expulsión del primer electrón ofreció como resultado ondas de electrones lanzadas primero en el átomo de una molécula de hidrógeno y luego en el segundo en rápida sucesión, fusionándose las ondas.

El fotón actuó aquí como un guijarro plano que se desliza dos veces por el agua: cuando un canal de onda se encuentra con una cresta de onda, las ondas del primer y segundo contacto con el agua se cancelan entre sí, lo que da como resultado lo que se llama un patrón de interferencia.

Los científicos midieron el patrón de interferencia del primer electrón expulsado utilizando el microscopio de reacción COLTRIMS, un aparato que Dörner ayudó a desarrollar y que hace visibles los procesos de reacción ultrarrápidos en átomos y moléculas. Simultáneamente con el patrón de interferencia, el microscopio de reacciones COLTRIMS también permitió la determinación de la orientación de la molécula de hidrógeno. Los investigadores aprovecharon el hecho de que el segundo electrón también abandonó la molécula de hidrógeno, de modo que los núcleos de hidrógeno restantes se separaron y fueron detectados.

En 1999, el químico egipcio Ahmed Zewail recibió el Premio Nobel por medir la velocidad a la que las moléculas cambian de forma. Fundó la femtoquímica utilizando destellos láser ultracortos: la formación y ruptura de enlaces químicos se produce en el ámbito de los femtosegundos. Un femtosegundo equivale a 0.000000000000001 segundos, o 10-15 segundos.

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