Sígueme en twitter

jueves, 10 de noviembre de 2016

¡INCREÍBLE! Capturan acontecimiento atómico interno en un "zeptosegundo".

Trabajar en Ludwig Maximilians Universitat Munchen (Munich LMU) y el Max Planck Institute de óptica cuántica  (MPQ), los físicos del láser han medido el tiempo tomado entre un fotón golpeando un átomo de helio y un electrón expulsado con precisión de zeptosecondo (una billonésima de una billonésima de segundo). Esto marca la primera vez  para este tipo de eventos de nivel atómico que ha sido absolutamente determinado con tal exactitud.


Científicos han medido el intervalo entre el que un fotón golpea un electrón en un átomo de helio y es expulsado con una precisión de un billonésimos de billonésima de un segundo (crédito: Schultze/Ossiander/LMU)
 

Este fenómeno, conocido como fotoionización, por el que un ion se forma a través de la interacción de un fotón con un átomo, está específicamente relacionado con la redistribución de quántum-mecánico o absorción de energía dentro de un átomo, es decir, energía del fotón es distribuida entre los dos electrones en el átomo de helio, o totalmente absorbida por uno de ellos. De cualquier modo las cosas van, uno de los electrones es expulsado del átomo y ser capaz de medir el intervalo de tiempo entre la libertad de impacto y el fotón electron, por lo tanto es muy importante en la verificación de un aspecto de la teoría cuántica.

"Nuestra comprensión de estos procesos en el átomo de helio nos brinda una muy confiable base para experimentos futuros," dijo Martin Schultze, Cátedratico de física Experimental de LMU. "Ahora podemos derivar la descripción mecánica de onda completa del enredado sistema de electrón y el átomo de helio ionizado padres de nuestras medidas."

La eyección de un electrón después de la fotoionization es conocido como fotoemisión o efecto fotoeléctrico – un fenómeno que Albert Einstein detallaba en su artículo de 1905 que describe la energía de la luz transportada en paquetes discretos y que eventualmente condujo a la teoría cuántica en sí mismo. Ver como ocurre este efecto requiere alta energía láser y una cámara con una velocidad de obturador rápida estupendamente.

Esto es debido a que los niveles de excitación de esta magnitud requieren entradas de energía en la gama mega-Electronvoltio (MeV) y el calendario de todo el evento de cuando el fotón golpea los electrones al momento cuando sale de uno de los electrones del átomo, está en algún lugar alrededor de 5 a 15 attosegundos (un picosegundo es una quintillionth de segundo o segundos 10−18).

Ninguna cámara ordinaria posiblemente podría esperar capturar este momento. Incluso una rapidísima de las cámaras como el sistema de SELLO japonés es demasiada lenta, a pesar de ser capaz de ajustar imágenes en femtosegundos (un quadrillionth o 10−15 segundos). De hecho, el nuevo sistema utilizado por los físicos de  Munich funciona en órdenes de magnitud más rápida, captura con precisión eventos hasta 850 zeptoseconds (un zeptosecond es 10−21 segundos).

Para alcanzar tales velocidades de captura de ampollas, los investigadores dispararon un largo picosegundo, extremadamente ULTRAVIOLETA pulso luz (XUV) en un átomo de helio mientras que al mismo tiempo dispararon un pulso de láser de cuatro femtosegundos en la misma zona.

El electrón fue expulsado, inmediatamente fue detectado por el pulso del láser infrarrojo. Dependiendo del estado del campo electromagnético oscilante del pulso láser en el momento de la captura, el electrón liberado es acelerado o desacelerado por la interacción de los fotones y las mediciones de esta velocidad cambian los investigadores habilitados para registrar la longitud del evento fotoemisión hasta la exactitud de zeptosegundo.

El resultado práctico desde una perspectiva cuántica a este experimento es que los físicos también fueron capaces de determinar cómo la energía de los fotones que se dispararon en el átomo de helio es quántum mecánico distribuido entre los dos electrones en ese átomo en los muy pocos attosegundos antes de llevar a cabo la fotoemisión.

Como las propiedades relativamente simples del átomo de helio permiten su comportamiento calcular únicamente  la aplicación de la teoría cuántica, este nuevo experimento de precisión de zeptosecond significa que ahora es posible definitivamente reconciliar teoría y experimento.

Los resultados de esta investigación han sido publicados recientemente en el diario Nature Physics.

No hay comentarios.:

Publicar un comentario

Comenta si te gustó lo que acabas de ver.