Investigadores de la UAM observan por primera vez El ‘baile’ de los electrones


Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid y científicos alemanes han logrado por primera vez visualizar y controlar el “baile” sincronizado de los dos electrones que componen un átomo de helio.Con este hallazgo se abre la puerta a la producción de sustancias que no pueden ser sintetizadas utilizando procedimientos químicos convencionales.


Según este trabajo publicado, publicado en la revista Nature, los electrones que giran en torno al núcleo de un átomo se repelen entre sí y minimizan el efecto de esta repulsión evitándose los unos a los otros. Esto crea un movimiento ‘correlacionado’ o ‘concertado’ donde el comportamiento de un solo electrón condiciona a los demás.

Este fenómeno que hasta ahora había eludido la observación experimenta directa ha sido resuelto por este equipo español y alemán. Los investigadores han expuesto por un lado la primera película del movimiento correlacionado de los dos electrones que componen el átomo de helio, mientras por otra parte demuestran haber controlado los pasos de esta particular ‘danza’.

Para lograrlo han utilizado una técnica conocida como ‘Espectroscopía de absorción transitoria de attosegundos’, que combinar pulsos de luz visible y ultravioleta a una escala de tiempo ultrarrápida (del orden de una trillonésima parte de segundo).

Fernando Martin, investigador teórico del Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y coautor del trabajo, explica cómo los autores midieron la transparencia de una muestra de helio con destellos cortos de luz ultravioleta, en función del tiempo transcurrido entre este destello y otro de luz roja generado por un láser de titanio-zafiro.

“El pulso ultravioleta lleva el átomo a un estado excitado, donde ambos electrones oscilan de manera concertada. El pulso de luz roja fortalece o debilita la absorción de la luz ultravioleta en función de la posición relativa de los dos electrones y, por tanto, del tiempo transcurrido entre este pulso y el pulso ultravioleta. A partir de las variaciones en la absorción ultravioleta, logramos reconstruir el movimiento de los dos electrones y así generar la película del movimiento” añade Martín.

Tiempo y fotografía de los electrones
En el modelo de Böhr del átomo más simple conocido, el de hidrógeno, un electrón está restringido a moverse siguiendo una órbita circular en torno al núcleo atómico. El tiempo que este electrón tarda en completar la órbita es extremadamente corto: 0.000 000 000 000 000 152 segundos, o, lo que es lo mismo, 152 attosegundos. El attosegundo es la escala de tiempo natural en la que los electrones se mueven en cualquier átomo o molécula.

Este movimiento tan rápido no pudo ser directamente observado hasta principios de este siglo, cuando la tecnología láser fue capaz de producir destellos de luz suficientemente cortos (del orden de unos cuantos attosegundos) para que las fotografías del electrón no resultaran “movidas” y así poder generar la película de ese movimiento.


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