Físicos rompen récord al realizar la medición de tiempo más corta de la historia

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Físicos rompen récord al realizar la medición de tiempo más corta de la historia

Un equipo de físicos ha logrado medir el tiempo que tarda un fotón en atravesar una molécula de hidrógeno: aproximadamente 247 zeptosegundos. Este es el periodo de tiempo más corto que se ha medido con éxito en la historia.

Un zeptosegundo es la miltrillonésima parte de un segundo o el equivalente a escribir un punto decimal seguido de 20 ceros y un 1 (0.000 000 000 000 000 000 001 s).

Los detalles de la investigación, que marca un nuevo récord mundial, se publicaron en Science.

Patrón de interferncia

Para el experimento, los investigadores hicieron uso de dos elementos importantísimos. El primero de ellos fue una fuente láser de rayos X y el segundo fue una molécula de hidrógeno (H2). Este último consta de dos protones y dos electrones

El plan era bombardear a la molécula con fotones. Así, los investigadores fijaron la energía de los rayos X de modo que un solo fotón fuera suficiente para expulsar ambos electrones de la molécula de hidrógeno.

Sabemos que los electrones se comportan como partículas y ondas simultáneamente. Por eso, la expulsión del primer y segundo electrón produjo ondas con un intervalo de tiempo bastante corto. Esto dio como resultado un patrón de interferencia.

Entendámoslo mejor. El fotón aquí se comporta como una de esas piedras que son lanzadas al agua con la intención de rebotar más de una vez. Cuando la piedra golpea el agua se crean ondas. Estas ondas, las del primer y segundo contacto con el agua, se combinan o fusionan. El resultado, como estarás imaginando, es un patrón de interferencia.

Zeptosegundos

El equipo de científicos midió ese patrón de interferencia y determinó cuánto tiempo se tomaba el fotón en llegar del primer átomo de hidrógeno hasta el segundo.

“Como conocíamos la orientación espacial de la molécula de hidrógeno, usamos la interferencia de las dos ondas de electrones para calcular con precisión cuándo el fotón alcanzó el primero y cuándo alcanzó el segundo átomo de hidrógeno”, explicó Sven Grundman, coautor del estudio.

De esa manera, el equipo encontró que el tiempo entre cada evento era de 247 zeptosegundos. Este valor puede variar un poco dependiendo de la distancia a la cual se encuentren ambos átomos en el momento preciso en que el fotón los alcanzó. Básicamente, la medición captura la velocidad de la luz dentro de la molécula.

“Observamos por primera vez que la capa de electrones en una molécula no reacciona a la luz en todas partes al mismo tiempo”, explicó Reinhard Dörner. “El retraso de tiempo se produce porque la información dentro de la molécula solo se propaga a la velocidad de la luz”.

Esta no es la primera vez que observamos un fenómeno en un intervalo de tiempo tan pequeño. En 1999, el químico egipcio Ahmed Zewail recibió el Premio Nobel por medir la velocidad a la que las moléculas cambian de forma. Esto se produjo en el ámbito de los femtosegundos, que es la milbillonésima parte de un segundo.

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