Nobel de Física: qué son los attosegundos, el aporte de los premiados a la ciencia

Hacer click en “enviar” para mandar un mensaje. Abrir y cerrar los ojos. Un latido del corazón. Estornudar. Son acciones que duran solo un segundo. Si ese tiempo nos parece muy corto, imaginense lo que es “attosegundo”, que es equivalente a la trillonésima parte de un segundo. Los ganadores del Premio Nobel de Física 2023 han realizado descubrimientos revolucionarios en el mundo de los electrones y lo han hecho trabajando con esa increíble unidad de tiempo.

La Real Academia de las Ciencias de Suecia ha concedido ayer el premio a los físicos franceses Anne L’Huillier y Pierre Agostini y al húngaro Ferenc Krausz, padres de nuevas herramientas para explorar el mundo de los electrones dentro de los átomos.

El jurado ha destacado que los premiados son responsables de una nueva manera de crear pulsos de luz extremadamente cortos, que se pueden utilizar para medir o fotografiar los fugaces procesos en los que los electrones se mueven o cambian de energías. Los movimientos de los electrones en átomos y moléculas son tan rápidos que se miden en attosegundos, la escala de tiempo más breve captada por el ser humano.

La academia destacó que las potenciales aplicaciones de estos métodos investigados por los premiados se encuentran en los ámbitos de la electrónica y la medicina. Según el jurado, los científicos le brindaron a la humanidad nuevas herramientas para explorar el mundo de los electrones dentro de los átomos y las moléculas.

Explicación

“El premio fue otorgado a tres físicos europeos, por haber logrado disparar pulsos ultracortos de luz láser. La duración de cada pulso puede ser de hasta 250 attosegundos. Hay que tener en cuenta que un attosegundo es la milmillonésima parte de la milmillonésima parte de un segundo. A nosotros se nos hace imposible imaginar un intervalo de tiempo tan corto, pero para tener una idea se puede comparar con el tiempo que tarda un electrón en completar una órbita alrededor del núcleo atómico, que es del orden de 150 attosegundos”, explicó a LA GACETA el doctor en Física Carlos Figueroa, director de la Licenciatura en Física e investigador del Instituto de Física del NOA (Infinoa).

Según explicó, este tipo de investigaciones pertenece al campo de la Física Básica: su objetivo es conocer mejor el tejido fundamental de la materia y aprender cómo esta interactúa con la luz a escalas cada vez más pequeñas. “Sucede que a escala atómica los electrones y las partículas se mueven muy rápido y no podemos ‘ver’, o sea determinar con precisión su movimiento. Es decir que para nosotros los procesos moleculares y atómicos se nos presentan como difusos o borrosos por decirlo de alguna manera; no podemos saber muy bien, por ejemplo, cómo se divide un núcleo atómico en una reacción de fisión nuclear porque es un proceso muy rápido”, especificó.

Sobre el impacto que puede tener en el futuro este hallazgo premiado con el Nobel, Figueroa sostuvo: “estos láseres de pulso ultracorto podrían servir para registrar o ‘ver’ con mayor precisión estos movimientos a escala atómica y molecular. Como se trata de una técnica muy nueva, no conocemos todavía su potencial para aplicaciones concretas. Hasta el momento se piensa que podría ser útil para mejorar la tecnología electrónica actual o en medicina; lo más probable es que en el futuro esto facilite innovaciones ahora impensadas en diferentes campos de la ciencia”, remarcó.

Alberto Rojo, físico cuántico, divulgador científico, músico, escritor y dibujante, también explicó cuáles son los alcances de este descubrimiento. Lo definió como un trabajo fantástico. “Lo que desarrollaron es una técnica que tiene una resolución de un attosegundo, una fracción muy chica de segundo. Son 0,000000000000000001 segundos. Es a un segundo como un segundo a la edad del universo”, explicó.

“Usaron una tecnología bastante avanzada de láseres y consiguieron crear un pulso de luz que dura una fracción muy chica de segundos y con eso pueden ver movimientos a nivel atómico porque los átomos son chiquitos y se mueven rápido a distancias muy chicas. Para poder visualizar el movimiento adentro de un átomo, hay que tener cámaras que mandan luz con pulsos que duran poco, muy poco tiempo. El gran avance aquí es poder discernir el movimiento a nivel atómico”, señaló.

¿Para qué sirve? “Hay varias cosas interesantísimas. La luz es como un voltaje; si uno puede generar pulsos muy chiquitos, puede controlar, aprender y apagar los elementos que hay dentro de un círculo electrónico en tiempos muy cortitos. Esta tecnología podría multiplicar la velocidad de las computadoras en 100.000. Y otra cosa interesante que está investigación técnica es para examinar el movimiento molecular de las células de la sangre; por ejemplo, se pueden analizar cambios temporales de las moléculas de la sangre y de esa forma es una posibilidad de diagnosticar enfermedades que no se diagnosticaban antes. Esto abre un nuevo territorio de resolución, es como ponerle a una cámara muchísimos pixeles y eso permite ver más cosas con mas nitidez; es como un microscopio en el tiempo. Es extraordinario y tiene un gran potencial”, resumió.

Los ganadores

Anne L’Huillier, profesora de la Universidad de Lund (Suecia), es la quinta mujer que gana el Nobel de Física desde 1901. Nacida hace 65 años en París, descubrió en 1987 que aparecían diferentes matices luminosos cuando transmitía luz láser infrarroja a través de un gas noble, un fenómeno vinculado a la interacción del láser con los átomos del gas, según ha subrayado la Academia sueca en un comunicado. El láser proporciona energía extra a los electrones y es emitida como luz. L’Huillier detalló este proceso, abriendo la puerta a los siguientes avances.

Agostini, profesor de la Universidad del Estado de Ohio (EE UU), logró producir en 2001 una serie de pulsos de luz consecutivos que apenas duraban 250 attosegundos. En paralelo, Ferenc Krausz, nacido en Hungría y actual director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (en Garching, Alemania), consiguió un pulso de luz de 650 attosegundos. “Las contribuciones de los galardonados han permitido investigar procesos que son tan rápidos que antes eran imposibles de seguir”, celebró la Academia en su comunicado.