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Attosegundo

Un attosegundo (abreviado como ) es una unidad de tiempo en el Sistema Internacional de Unidades (SI) igual a 10 −18 o 1 ⁄ 1 000 000 000 000 000 000 (un quintillón) de un segundo . [1] Un attosegundo es a un segundo como un segundo es a aproximadamente 31,71 mil millones de años. [2] El attosegundo es una unidad diminuta pero tiene varias aplicaciones potenciales: puede observar moléculas oscilantes, los enlaces químicos formados por átomos en reacciones químicas y otras cosas extremadamente diminutas y extremadamente rápidas.

Medidas comunes

Desarrollo histórico

En 2001, Ferenc Krausz y su equipo de la Universidad Técnica de Viena dispararon un pulso de láser rojo de longitud de onda ultracorta (7 femtosegundos) a una corriente de átomos de neón , donde los electrones despojados fueron transportados por el pulso y casi inmediatamente reexpulsados ​​al núcleo de neón. [14]

Al capturar el pulso de attosegundos, los físicos también demostraron su utilidad. Dirigieron simultáneamente pulsos rojos de attosegundos y de longitudes de onda más largas a un tipo de átomo de kriptón: primero, se desprendieron los electrones; luego, el pulso de luz roja golpeó los electrones; finalmente, se probó la energía. A juzgar por la diferencia en el tiempo de estos dos pulsos, los científicos obtuvieron una medición muy precisa de cuánto tiempo tardó el electrón en desintegrarse (cuántos attosegundos). Nunca antes los científicos habían utilizado una escala de tiempo tan corta para estudiar la energía de los electrones. [15]

Aplicaciones

Necesidad de unidades más precisas

La red cristalina vibra y las moléculas rotan en una escala de picosegundos . La creación y ruptura de enlaces químicos y la vibración molecular ocurren en femtosegundos. La observación del movimiento de los electrones ocurre en la escala de attosegundos. [16]

La cantidad de electrones en un átomo y su configuración definen un elemento . Debido a que los pulsos de attosegundos son más rápidos que el movimiento de los electrones en átomos y moléculas, los attosegundos proporcionan una nueva herramienta para controlar y medir los estados cuánticos de la materia. [17] Estos pulsos se han utilizado para explorar la física detallada de átomos y moléculas y tienen aplicaciones potenciales en campos que van desde la electrónica hasta la medicina. [18]

Observación directa de las oscilaciones ondulatorias de la luz.

Mediante un método llamado rayado de attosegundos, se pueden ver los componentes eléctricos de las ondas electromagnéticas . Los científicos parten de un gas de átomos de neón y los ionizan con una única ráfaga ultracorta de radiación ultravioleta medida en attosegundos. El campo eléctrico del infrarrojo puede entonces influir fuertemente en el movimiento de los electrones. Los electrones serán forzados hacia arriba y hacia abajo a medida que el campo oscila. Dependiendo de cuándo se libera el electrón, este proceso emitirá diferentes energías finales. La medición final de la energía del electrón, como función del retraso relativo entre los dos pulsos, muestra claramente los rastros del campo eléctrico del pulso de attosegundos. [19]

Pulsos cortos de luz

El Premio Nobel de Física 2023 fue otorgado a Pierre Agostini , Ferenc Krausz y Anne L'Huillier por demostrar una forma de crear pulsos de luz "casi inimaginablemente" cortos, medidos en attosegundos. Estos pulsos se pueden utilizar para capturar y estudiar procesos rápidos dentro de los átomos , como el comportamiento de los electrones. [20] [21]

Véase también

Referencias

  1. ^ "attosecond - Diccionario/tesauro Memidex". 7 de abril de 2019. Archivado desde el original el 7 de abril de 2019 . Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  2. ^ "Explorando el tiempo de "attosegundos" - Steacie Institute for Molecular Sciences (SIMS)". 11 de noviembre de 2007. Archivado desde el original el 11 de noviembre de 2007. Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  3. ^ Grundmann, Sven; Traberto, Daniel; Fehre, Kilian; Más fuerte, Nico; Muelle, Andrés; Káiser, León; Kircher, Max; Weller, Miriam; Eckart, Sebastián; Schmidt, Lothar Ph.H.; Trinter, Florian; Jahnke, hasta; Schöffler, Markus S.; Dörner, Reinhard (16 de octubre de 2020). "Retraso en el tiempo de nacimiento de zeptosegundos en la fotoionización molecular". Ciencia . 370 (6514): 339–341. arXiv : 2010.08298 . Código Bib : 2020 Ciencia... 370.. 339G. doi : 10.1126/ciencia.abb9318. ISSN  0036-8075. Número de modelo: PMID  33060359  .
  4. ^ "Valor CODATA: unidad atómica de tiempo". physics.nist.gov . Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  5. ^ "Optica Publishing Group". opg.optica.org . Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  6. ^ Kim, HY; Garg, M.; Mandal, S.; Seiffert, L.; Fennel, T.; Goulielmakis, E. (enero de 2023). "Emisión de campo de attosegundos". Nature . 613 (7945): 662–666. doi :10.1038/s41586-022-05577-1. ISSN  1476-4687. PMC 9876796 . PMID  36697865. 
  7. ^ "Se afirma que los pulsos electrónicos de un attosegundo son los más cortos jamás registrados". Physics World . 17 de febrero de 2023 . Consultado el 17 de febrero de 2023 .
  8. ^ Li, Jie; Ren, Xiaoming; Yin, Yanchun; Zhao, Kun; Chew, Andrew; Cheng, Yan; Cunningham, Eric; Wang, Yang; Hu, Shuyuan; Wu, Yi; Chini, Michael; Chang, Zenghu (4 de agosto de 2017). "Los pulsos de rayos X de 53 attosegundos alcanzan el borde K del carbono". Nature Communications . 8 (1): 186. Bibcode :2017NatCo...8..186L. doi :10.1038/s41467-017-00321-0. ISSN  2041-1723. PMC 5543167 . PMID  28775272. 
  9. ^ "Observando la mecánica cuántica en acción: los investigadores crean un pulso láser récord mundial". ScienceDaily . Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  10. ^ "Berilio-8", Wikipedia , 21 de junio de 2023 , consultado el 24 de octubre de 2023
  11. ^ "La visión más rápida del movimiento molecular". 4 de marzo de 2006. Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  12. ^ "Saltos entre átomos con tiempos de electrones | New Scientist". 11 de mayo de 2016. Archivado desde el original el 11 de mayo de 2016. Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  13. ^ Föhlisch, A.; Feulner, P.; Hennies, F.; Fink, A.; Menzel, D.; Sanchez-Portal, D.; Echenique, PM; Wurth, W. (1 de julio de 2005). "Observación directa de la dinámica de electrones en el dominio del attosegundo". Nature . 436 (7049): 373–376. Bibcode :2005Natur.436..373F. doi :10.1038/nature03833. ISSN  0028-0836. PMID  16034414. S2CID  4411563.
  14. ^ "La física de attosegundos se convierte en un hito". www.mpq.mpg.de . Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  15. ^ Krausz, Ferenc (2016). "El nacimiento de la física de attosegundos y su madurez". Physica Scripta . 91 (6). Bibcode :2016PhyS...91f3011K. doi :10.1088/0031-8949/91/6/063011. S2CID  124590030.
  16. ^ "El Premio Nobel de Química 1999". NobelPrize.org . Consultado el 24 de octubre de 2023 .
  17. ^ Canadá, Consejo Nacional de Investigación (15 de junio de 2017). «Importancia de la investigación sobre attosegundos». www.canada.ca . Consultado el 4 de noviembre de 2023 .
  18. ^ "El Premio Nobel de Física 2023". NobelPrize.org . Consultado el 5 de noviembre de 2023 .
  19. ^ Goulielmakis, E.; Uiberacker, M.; Kienberger, R.; Baltuska, A.; Yakovlev, V.; Scrinzi, A.; Westerwalbesloh, Th.; Kleineberg, U.; Heinzmann, U.; Drescher, M.; Krausz, F. (27 de agosto de 2004). "Medición directa de ondas de luz". Ciencia . 305 (5688): 1267–1269. Código Bib : 2004 Ciencia... 305.1267G. doi : 10.1126/ciencia.1100866. ISSN  0036-8075. PMID  15333834. S2CID  38772425.
  20. ^ Gill, Victoria (3 de octubre de 2023). «Premio Nobel para los 'físicos de attosegundos' Agostini, L'Huillier y Krausz». BBC . Consultado el 8 de mayo de 2024 .
  21. ^ Bubola, Emma; Miller, Katrina (3 de octubre de 2023). «Premio Nobel de Física otorgado a 3 científicos por esclarecer cómo se mueven los electrones» . The New York Times . Consultado el 8 de mayo de 2024 .