Ya es posible ver una película de un electrón. El film muestra cómo monta un electrón, “a caballo”, sobre una onda de luz después de haber sido separado de un átomo. Se trata de la primera filmación de un electrón, cuyos resultados han sido publicados en la última edición de la revista Physical Review Letters.
Antes era imposible fotografiar electrones porque sus altas velocidades producían imágenes borrosas. Para capturar estos acontecimientos tan rápidos se necesita utilizar una serie de destellos de luz muy cortos, que no estaban disponibles hasta ahora. Así, mediante el uso de una tecnología recientemente desarrollada, capaz de generar impulsos cortos de luz láser intensa, los científicos de la facultad de Ingeniería de la Universidad de Lund en Suecia, han logrado capturar el movimiento de los electrones por primera vez.
"Un electrón tarda aproximadamente 150 atosegundos en rodear el núcleo de un átomo. Un atosegundo dura entre 10 y 18 segundos, lo que significa que éste está relacionado con un segundo de la misma manera que un segundo está relacionado con la edad del universo," dice Johan Mauritsson, investigador de física atómica de la facultad de Ingeniería de la Universidad de Lund.
Con la ayuda de otro láser, estos científicos han tenido todavía más éxito al dirigir el movimiento del electrón hasta su captura en un rollo de película de un choque entre un electrón y un átomo.
"Hemos estado prometiendo durante mucho tiempo a la comunidad investigadora que seríamos capaces de usar impulsos de atosegundo para filmar el movimiento de un electrón. Ahora que hemos tenido éxito podemos estudiar cómo se comportan los electrones, por ejemplo, al chocar con varios objetos. Las imágenes podrían servir para verificar nuestras teorías," explica Johan Mauritsson.
Estos científicos también tratarán de averiguar lo que pasa con el resto del átomo cuando un electrón interior lo abandona y saber cómo y cuándo rellenan los otros electrones el hueco que se ha creado.
"Lo que hacemos es una investigación básica pura. En caso de desarrollar futuras aplicaciones, éstas tendrán que ser vistas como un plus," añade Johan Mauritsson.
La longitud de la película corresponde a una sola oscilación de luz, pero la velocidad ha disminuido bastante para que podamos mirarlo. La secuencia filmada muestra la distribución de energía del electrón y no es, por lo tanto, una película en el sentido habitual.
Anteriormente, los científicos habían estudiado los movimientos de electrones usando métodos indirectos, mediante la medición de su espectro con los que sólo ha sido posible medir el resultado del movimiento de un electrón, mientras que ahora tenemos la oportunidad de supervisar el acontecimiento entero.
Desde hace un par de años ha sido posible crear impulsos de atosegundo, pero nadie hasta ahora los había usado para filmar los movimientos del electrón, ya que los impulsos de atosegundo son, de por sí, demasiado débiles para producir imágenes claras.
"Haciendo varias fotos del mismo momento exacto dentro del proceso es posible crear imágenes más fuertes y también más nítidas. La condición previa es que el proceso pueda repetirse también de manera idéntica, como, por ejemplo, en el caso del movimiento de un electrón en un rayo de luz. El proceso se inicia con el llamado estroboscopio, un aparato que nos permite 'congelar' un movimiento periódico, como la captura de un colibrí que agita sus alas. Entonces, se realizan varias fotos cuando las alas están en la misma posición, como por ejemplo elevadas hacia arriba, y la imagen resultará clara, a pesar del movimiento rápido," concluye Mauritsson.
Este científico liderara a partir de 2026 el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Mark Thomson tendrá el reto de impulsar proyectos de enorme envergadura, como la posible construcción de un nuevo acelerador de casi 100 kilómetros de longitud, que transformaría el panorama de la física.
Investigadores del Instituto de Física Corpuscular han logrado medir en el laboratorio la formación de un elemento clave en la evolución de la composición química de los elementos pesados. Un isótopo de este elemento, el Plomo-204, se produce en estrellas gigantes rojas, responsables de la creación de la mitad de los elementos más pesados que el hierro en la naturaleza.
