Por primera vez, científicos miden el tiempo en zeptosegundos, la unidad más corta
En un cálculo a escala cuántica, los físicos detectaron el tiempo del viaje de la luz en una molécula de hidrógeno.
Hay un interés sistemático en los estudios experimentales de procesos ultrarrápidos y los primeros faros de ese conocimiento acaban de encenderse. El físico Reinhard Dörner, de la Universidad Goethe en Alemania, y sus colegas lograron medir el fragmento de tiempo más pequeño: el zeptosegundo, una billonésima de una mil millonésima de segundo (0,000000000000000000001 segundos)
El artículo donde se explica este hallazgo fue subido a la revista Science con el título “Retraso del tiempo de nacimiento en zeptosegundos en la fotoionización molecular”.
En total, determinaron que un fotón, partícula elemental de la luz en registros cuánticos, demora 247 zeptosegundos en traspasar una molécula de hidrógeno.
Para rastrear ese minúsculo viaje, Dörner y los demás físicos usaron rayos X de un acelerador de partículas en Hamburgo (Alemania) llamado PETRA III, dentro del Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY).
DESY fue fundado en 1959 en un acuerdo oficial del entonces ministro federal de energía atómica, Siegfried Balke, y el alcalde de Hamburgo, Max Brauer. Está financiado por la República Federal de Alemania y su principal objetivo es estudiar la estructura y dinámica de la materia.
El grupo de expertos trabajó inicialmente en femtosegundos (millonésimas de mil millonésimas de segundo). Ese método ya había sido usado en un estudio preliminar por parte del Premio Nobel de Química de 1999, el profesor estadounidense de origen egipcio Ahmed H. Zewail, del Instituto de Tecnología en Pasadena (Estados Unidos).
“Estas investigaciones permitieron demostrar que, mediante una técnica rápida láser, es posible observar cómo se comportan los átomos en una molécula durante una reacción química”, resaltó al respecto un artículo de Ciencia Ergo Sum de la Universidad Autónoma del Estado de México (año 2000).
Ahora, los involucrados en el experimento fijaron rayos X para que un fotón eliminara dos electrones del hidrógeno. La interacción física originó una interferencia medida por el Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS), que grafica una imagen tridimensional del espacio.
Aquel microscopio analizó la posición de la citada molécula de hidrógeno. Así apuntaron la temporalidad de patrones, según Sven Grundmann, coautor del estudio en la Universidad de Rostock en Alemania.
“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”, especificó el investigador.
En ese transcurso, se midió la velocidad de la luz dentro de la molécula; sin embargo, la popularidad de los zeptosegundos no es exclusivamente de hoy.
“Observamos por primera vez que la capa de electrones de una molécula no reacciona a la luz en todas partes al mismo tiempo”, precisó Dörner, por lo que las observaciones continuarán durante los siguientes años.
Existe un antecedente a este trabajo en el 2006, una junta de especialistas ya había medido hasta 850 zeptosegundos, secundados por tecnología láser.