A un intervalo de tiempo más corto

2002/10/24 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia

• Fisika
• Kimika

En un átomo de cripton, el salto de un electrón de un orbital a otro requiere 24 attosegundos, aunque este dato no es importante.

¿Para qué se ha medido?

¿Tendrá aplicación? Sí. Tendrá aplicación, pero lo que más interesa a los científicos es que se ha realizado el primer experimento de los attosegundos, es decir, que se ha mejorado la capacidad de medir. Se ha abierto el camino de la attofísica. ¿Qué es eso?

Analicemos los intervalos de tiempo.

Un tren necesita horas para ir de Biarritz a París, el rango se mide en horas. Se sabe que el tren más rápido puede viajar en unas cuatro horas. Sin embargo, desde Eibar hasta Durango un coche sólo necesita minutos. En este caso estamos analizando el intervalo en minutos. Las acciones que se miden en segundos también son evidentes, por ejemplo, los atletas realizan una carrera de 100 metros en torno a los 10 segundos. ¿Pero qué procesos se producen en tiempos más cortos?

En esta carrera de 100 metros, los jueces utilizan cronómetros que miden décimas de segundo y centésimas de segundo para casi todos los casos en los que dos atletas llegan a la meta.

milésima parte del segundo

Todos ellos son procesos que se identifican fácilmente en la vida normal, pero también son habituales otros procesos que tienen lugar en periodos de tiempo más reducidos. Por ejemplo, en accidentes, los airbags de los coches se inflan en unos pocos milisegundos. Claro, así debe ser, porque el proceso de inflado debe ser más rápido que el movimiento de los pasajeros. En realidad, se produce una reacción química en el interior del airbag, en la que el producto resultante es el gas, por lo que se infla. Esta reacción química se produce en milisegundos, es decir, en un segundo la reacción puede ocurrir casi mil veces.

Otros procesos se dan en microsegundos. El microsegundo es el millón de un segundo, un intervalo muy corto. El microprocesador de un ordenador recibe pocos microsegundos para realizar una operación lógica. De hecho, muchos de los ordenadores que actualmente están a la venta trabajan a una velocidad de 1 gigahercia. Esto significa que en un segundo realizan un millón de operaciones, cada una de las cuales se produce en varios microsegundos.

El tiempo que tarda el ordenador en leer la información de los chips de memoria se mide en nanosegundos, que en un segundo puede leer mil millones de datos.

Moléculas y átomos

Las moléculas de agua se mueven más rápido que eso. En un recipiente las moléculas de agua se mueven constantemente y chocan entre sí. Si quisiéramos medir la velocidad de una molécula, necesitaríamos un cronómetro que mide los picosegundos, es decir, los billones de segundo.

Pero las moléculas de agua tienen otro movimiento más rápido. En un segundo, las conexiones entre hidrógeno y oxígeno vibran aproximadamente mil billones de veces. A este intervalo de tiempo muy reducido se le llama femtosegundo y a la rama de la química que estudia los procesos que se producen en ese intervalo, la femtokimika. El premio Nobel de Química de 1999 lo recibió el egipcio Ahmed Zewail por sus experimentos en el campo de la femtokimica. Zewail pudo detectar diferentes estructuras que se crean y se descomponen en este periodo.

Ahora toca el attosegundo. M. En un experimento realizado por el equipo del alemán Drescher, han sido capaces de medir durante cuánto tiempo se produce el cambio de estado de un electrón. En un segundo, los electrones tienen tiempo de sufrir un cambio de estado trilioca. Para medirlo se han utilizado pulsos de radiación XUV situados entre rayos X y ultravioleta; a diferencia de lo que ocurre en la femtokimica, los láseres hechos con luz visible no llegan a estas resoluciones.

Esta nueva herramienta analiza los procesos que se producen en los attosegudos. Y estos no están en el ámbito de la femtokimika, sino dentro de la attofísica.