Las partículas cuánticas pueden cambiar su estado muy rápidamente, esto se denomina "salto cuántico". Un átomo, por ejemplo, puede absorber un fotón, por lo que cambia a un estado de mayor energía. Por lo general, se cree que estos procesos ocurren instantáneamente, de un momento a otro. Sin embargo, con nuevos métodos, desarrollados en TU Wien Viena, ahora es posible estudiar la estructura temporal de cambios de estado extremadamente rápidos. Al igual que un microscopio electrónico nos permite echar un vistazoEstructuras pequeñas que son demasiado pequeñas para ser vistas a simple vista, los pulsos láser ultracortos nos permiten analizar estructuras temporales que solían ser inaccesibles.
La parte teórica del proyecto fue realizada por el equipo del profesor Joachim Burgdörfer en TU Wien Viena, que también desarrolló la idea inicial del experimento. El experimento se realizó en el Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica en Garching Alemania. Los resultados ya se han publicado en la revista Física de la naturaleza .
La medición de tiempo más precisa de los saltos cuánticos
Un átomo de helio neutro tiene dos electrones. Cuando es golpeado por un pulso láser de alta energía, se puede ionizar: uno de los electrones se arranca del átomo y se aleja de él. Este proceso ocurre en una escala de tiempo de attosegundos- un attosegundo es una billonésima parte de una billonésima de segundo
"Uno podría imaginar que el otro electrón, que permanece en el átomo, realmente no juega un papel importante en este proceso, pero eso no es cierto", dice Renate Pazourek TU Wien. Los dos electrones están correlacionados, ellosestán estrechamente conectados por las leyes de la física cuántica, no pueden verse como partículas independientes ". Cuando un electrón se elimina del átomo, parte de la energía del láser se puede transferir al segundo electrón. Permanece en el átomo, pero eselevado a un estado de mayor energía ", dice Stefan Nagele TU Wien.
Por lo tanto, es posible distinguir entre dos procesos de ionización diferentes: uno, en el que el electrón restante gana energía adicional y otro, en el que permanece en un estado de energía mínima. Utilizando una configuración experimental sofisticada, fue posible mostrarque la duración de estos dos procesos no es exactamente la misma.
"Cuando el electrón restante salta a un estado excitado, el proceso de fotoionización es un poco más rápido, en aproximadamente cinco attosegundos", dice Stefan Nagele. Es notable lo bien que los resultados experimentales concuerdan con los cálculos teóricos y las simulaciones por computadora a gran escalallevado a cabo en el Vienna Scientific Cluster, la supercomputadora más grande de Austria: "La precisión del experimento es mejor que un attosegundo. Esta es la medición de tiempo más precisa de un salto cuántico hasta la fecha", dice Renate Pazourek.
Control de attosegundos
El experimento proporciona nuevos conocimientos sobre la física de escalas de tiempo ultracortas. Los efectos, que hace unas décadas todavía se consideraban "instantáneos" ahora pueden verse como desarrollos temporales que pueden calcularse, medirse e incluso controlarse. Esto no solo ayudaPara comprender las leyes básicas de la naturaleza, también trae nuevas posibilidades de manipular la materia en una escala cuántica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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