Definitivamente es el experimento más famoso en física cuántica: en el experimento de doble rendija, se dispara una partícula sobre una placa con dos rendijas paralelas, por lo que hay dos caminos diferentes en los que la partícula puede alcanzar el detector en el otro lado.Debido a sus propiedades cuánticas, la partícula no tiene que elegir entre estas dos posibilidades, puede pasar a través de ambas ranuras al mismo tiempo. Algo bastante similar se puede observar cuando un átomo de helio se ioniza con un rayo láser.
Al igual que los dos caminos a través de la placa, la ionización de helio puede ocurrir a través de dos procesos diferentes al mismo tiempo, y esto conduce a efectos de interferencia característicos. En el caso del átomo de helio, se denominan "resonancias Fano".Un equipo de científicos de TU Wien Viena, Austria, el Instituto Max-Planck de Física Nuclear en Heidelberg Alemania y la Universidad Estatal de Kansas EE. UU. Han logrado observar la acumulación de estas resonancias Fano, aunque estoel efecto tiene lugar en una escala de tiempo de femtosegundos.
El experimento se realizó en Heidelberg, la propuesta original para tal experimento y las simulaciones por computadora fueron desarrolladas por el equipo de Viena, los cálculos teóricos adicionales vinieron de la Universidad Estatal de Kansas.
camino directo e indirecto
Cuando un pulso láser transfiere suficiente energía a uno de los electrones en el átomo de helio, el electrón es arrancado del átomo de inmediato.
Sin embargo, hay otra forma de ionizar el átomo de helio, que es un poco más complejo, como explica el profesor Joachim Burgdörfer TU Wien: "Si al principio el láser eleva ambos electrones a un estado de mayor energía, unode los electrones pueden regresar al estado de energía más baja. Parte de la energía de este electrón se transfiere al segundo electrón, que luego puede abandonar el átomo de helio ".
El resultado de estos dos procesos es exactamente el mismo: ambos convierten el átomo de helio neutro en un ion con un electrón restante. Desde esta perspectiva, son fundamentalmente indistinguibles.
resonancias fano
"De acuerdo con las leyes de la física cuántica, cada átomo puede experimentar ambos procesos al mismo tiempo", dice Renate Pazourek TU Wien. "Y esta combinación de caminos nos deja huellas características que pueden detectarse". Analizando la luzabsorbidos por los átomos de helio, se encuentran las llamadas resonancias Fano, una señal inequívoca de que se alcanzó el estado final a través de dos caminos diferentes.
Esto también se puede evitar. Durante el proceso de ionización, la ruta indirecta se puede desconectar efectivamente con un segundo rayo láser para que solo la otra ruta permanezca abierta y la Fano-resonancia desaparezca.
Esto abre una nueva posibilidad de estudiar la evolución temporal de este proceso. Al principio, el átomo puede seguir ambas rutas simultáneamente. Después de un tiempo, la ruta indirecta se bloquea. Dependiendo de cuánto tiempo se permitió el acceso al sistemaambos caminos, la Fano-resonancia se vuelve más o menos distinta.
"Se han observado resonancias fano en una amplia variedad de sistemas físicos, juegan un papel importante en la física atómica", dice Stefan Donsa TU Wien. "Por primera vez, ahora es posible controlar estas resonancias ymuestra con precisión cómo se acumulan en femtosegundos "." Estos efectos cuánticos son tan rápidos que en nuestras escalas de tiempo habituales parecen ocurrir instantáneamente, de un momento a otro ", dice Stefan Nagele." Solo al emplear nuevos métodos sofisticados dela física de attosegundos se ha hecho posible estudiar la evolución temporal de estos procesos "
Esto no solo ayuda a los científicos cuánticos a comprender la teoría fundamental de los efectos cuánticos importantes, sino que también abre nuevas posibilidades de controlar tales procesos, por ejemplo, facilitando o inhibiendo las reacciones químicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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