Han aconseguit cronometrar l'emissió d'electrons

2017/09/21 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Físics del DIPC i de la UPV-EHU, al costat de científics de diverses universitats alemanyes, han investigat què ocorre en l'efecte fotoelèctric en els primers attosegundos. Per primera vegada han cronometrat exhaustivament l'emissió d'electrons i han vist que els electrons amb més energia no són els primers a arribar.

El seu treball ha estat publicat en la revista Science i han explicat la tècnica utilitzada, utilitzant els sofisticats polsos dels làsers de llum. La combinació adequada d'aquests polsos permet mesurar el temps que triga un electró a sortir d'un material, després de ser excitat per un fotó en l'efecte fotoelèctric. En aquestes mesures, a més, es poden distingir els electrons procedents dels diferents àtoms i els que provenen de diferents estats quàntics, com si anessin diferents carrers d'una carrera de velocitat. El més sorprenent va ser comprovar que els electrons de major energia van arribar al detector en l'últim lloc.

L'explicació d'aquest comportament inesperat es va deure als complexos càlculs numèrics realitzats per l'equip d'investigadors de Sant Sebastià, liderats per Pedro Miguel Etxenike i Andrey Kazansky. Segons aquests càlculs, en el moment de començar la “carrera”, cada electró havia de superar una barrera energètica –barrera centrífuga– específica per a cada estat quàntic. Curiosament, els electrons "més ràpids" es van trobar amb les barreres energètiques més altes. Aquests electrons no podien superar les barreres en la primera, per la qual cosa romanien atrapats durant cert temps al voltant dels nuclis atòmics abans que es produís la fugida. És a dir, com una carrera plena d'obstacles en la qual les barreres dels electrons més ràpids tindrien major altura.

Investigadors del DIPC i la UPV han afirmat que aquests equips experimentals punters ens condueixen a una nova frontera de la física: el món dels attosegundos, els triliones d'un segon. En els últims anys s'ha avançat molt en la miniaturització dels components tecnològics i, a més de la seva grandària, s'han mostrat partidaris d'aprofundir en els fenòmens que apareixen en reduir el temps. Els attosegundos són períodes de temps extremadament curts, però aquests intervals marquen el límit de velocitat per a futurs processos electrònics. Els avanços tecnològics en aquest camp dependran de la nostra capacitat per a analitzar els fenòmens que es produeixen en aquestes escales de temps i controlar el transport d'electrons en diferents dispositius amb la precisió dels attosegundos.