Al crear y utilizar el primer pulso óptico de attosegundos, los científicos del Laboratorio de Física de Attosegundos midieron el tiempo que tardan los electrones dentro de los átomos en responder a las fuerzas electromagnéticas de la luz.
En la carrera por establecer una electrónica cada vez más rápida, la luz podría desempeñar un papel importante. Por ejemplo, al usar pulsos de luz de una forma de onda controlada con precisión, los físicos pretenden cambiar las corrientes eléctricas en los circuitos electrónicos con frecuencias de luz. Pero los electrones lo harán en tales circuitos¿Seguir las oscilaciones de la luz instantáneamente? ¿Qué tan rápido reaccionarán los electrones al presionar un botón "basado en la luz"? O, desde una perspectiva más fundamental: ¿qué tan rápido responden a la luz los electrones unidos a átomos, moléculas o sólidos? Ahora, una colaboración internacionalde físicos dirigidos por el Dr. Eleftherios Goulielmakis, jefe del grupo de investigación "Attoelectronics" en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, investigadores de la Universidad de Texas A&M, EE. UU., y la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, han podido rastrear el efecto de esteretraso por primera vez. Al crear el primer pulso óptico de attosegundo y usarlo para poner en movimiento los electrones en los átomos de criptón, descubrieron que tarda hasta 100segundos para que los electrones respondan a las fuerzas electromagnéticas de la luz.
Incluso para los electrones, las partículas más ligeras que residen fuera del núcleo atómico, la mecánica cuántica predice que cuando se expone a la luz, es necesario un intervalo de tiempo pequeño pero finito para responder a las fuerzas de la luz. Pero este intervalo de tiempo se predice que será extremadamente breve- del orden de decenas a cientos de attosegundos, siendo un attosegundo una milmillonésima de milmillonésima de segundo. Debido a su brevedad, los científicos consideraron este fenómeno de manera inconmensurablemente rápida durante muchas décadas.
"Un prerrequisito para capturar un evento tan breve es un destello de luz que pueda atraer electrones, o usar el término científico, polarizarlos, extremadamente rápido, y así investigar su respuesta", dijo el Dr. Mohammed Hassan, investigadoren el grupo del Dr. Goulielmakis. Con un sintetizador de campo de luz, un dispositivo que puede manipular las propiedades de la luz visible y las frecuencias infrarrojas y ultravioletas cercanas, los científicos pudieron componer pulsos de luz visible tan cortos como 380 attosegundos.son tan cortos que implicaron apenas más de la mitad de la oscilación de un campo de luz en su perfil de tiempo. Esto los convierte en los pulsos de luz visible más rápidos jamás creados ". Ahora no solo podemos manipular la luz visible con precisión de attosegundos, sino también limitarsus ondas en intervalos de tiempo de attosegundos ", dijo el Dr. Tran Trung Luu, investigador del grupo de Attoelectrónica.
Con esta nueva herramienta a mano, los investigadores mostraron átomos de criptón con pulsos ópticos de attosegundos. Realizaron varios experimentos, cada vez con un pulso que aplicaría una fuerza ligeramente diferente a los electrones. Para verificar cómo respondían los electrones, midieron elradiación ultravioleta de los electrones que se mueven en el vacío. A partir de las mediciones, pudieron deducir que los electrones necesitarían unos 100 attosegundos para reaccionar a la fuerza de la luz.
"Nuestro estudio cierra una investigación de varias décadas sobre la respuesta dinámica fundamental de la materia a los campos de luz. Desde la rotación y el movimiento nuclear en las moléculas capturadas en las últimas décadas con la tecnología de femtosegundos, ahora podemos por primera vezpara rastrear en tiempo real la respuesta de los electrones unidos en los átomos ", señaló el Dr. Goulielmakis." Pero al mismo tiempo, abre una nueva era de sondeo y manipulación de la materia a nivel electrónico ", agregó."
Como uno de los próximos pasos, el Dr. Goulielmakis y su equipo planean extender los estudios de dinámica de electrones en materiales sólidos. "El rastreo y control de electrones en sólidos nos permitirá identificar las rutas más prometedoras para la novedosa operación de electrónica y fotónica ultrarrápidasen escalas de tiempo sub-fs y en las tasas de reloj de Petahertz ", dijo Goulielmakis.
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Óptica Cuántica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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