Han conseguido cronometrar la emisión de electrones

2017/09/21 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Físicos del DIPC y de la UPV-EHU, junto a científicos de varias universidades alemanas, han investigado qué ocurre en el efecto fotoeléctrico en los primeros attosegundos. Por primera vez han cronometrado exhaustivamente la emisión de electrones y han visto que los electrones con más energía no son los primeros en llegar.

Su trabajo ha sido publicado en la revista Science y han explicado la técnica utilizada, utilizando los sofisticados pulsos de los láseres de luz. La combinación adecuada de estos pulsos permite medir el tiempo que tarda un electrón en salir de un material, tras ser excitado por un fotón en el efecto fotoeléctrico. En estas medidas, además, se pueden distinguir los electrones procedentes de los diferentes átomos y los que provienen de diferentes estados cuánticos, como si fueran distintas calles de una carrera de velocidad. Lo más sorprendente fue comprobar que los electrones de mayor energía llegaron al detector en el último lugar.

La explicación de este comportamiento inesperado se debió a los complejos cálculos numéricos realizados por el equipo de investigadores de San Sebastián, liderados por Pedro Miguel Etxenike y Andrey Kazansky. Según estos cálculos, en el momento de comenzar la “carrera”, cada electrón debía superar una barrera energética –barrera centrífuga– específica para cada estado cuántico. Curiosamente, los electrones "más rápidos" se encontraron con las barreras energéticas más altas. Estos electrones no podían superar las barreras en la primera, por lo que permanecían atrapados durante cierto tiempo alrededor de los núcleos atómicos antes de que se produjera la fuga. Es decir, como una carrera llena de obstáculos en la que las barreras de los electrones más rápidos tendrían mayor altura.

Investigadores del DIPC y la UPV han afirmado que estos equipos experimentales punteros nos conducen a una nueva frontera de la física: el mundo de los attosegundos, los triliones de un segundo. En los últimos años se ha avanzado mucho en la miniaturización de los componentes tecnológicos y, además de su tamaño, se han mostrado partidarios de profundizar en los fenómenos que aparecen al reducir el tiempo. Los attosegundos son periodos de tiempo extremadamente cortos, pero estos intervalos marcan el límite de velocidad para futuros procesos electrónicos. Los avances tecnológicos en este campo dependerán de nuestra capacidad para analizar los fenómenos que se producen en estas escalas de tiempo y controlar el transporte de electrones en diferentes dispositivos con la precisión de los attosegundos.