CIENCIA
NOBEL DE FÍSICA

¿Qué son los attosegundos? Los físicos premiados con el Nobel lo explican

El galardón reconoció la investigación del francés Pierre Agostini, el austriaco-húngaro Ferenc Krausz y la franco-sueca Anne L'Huillier, quienes a través de las herramientas creadas “abren la puerta al mundo de los electrones" y generan un impacto directo en la sociedad.

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premio nobel | captura redes sociales

El Premio Nobel de Física fue concedido el martes a tres científicos por su trabajo sobre los attosegundos, que son períodos de tiempo casi inimaginablemente cortos. Su trabajo con láser ofrece a los científicos una herramienta para observar y posiblemente incluso manipular electrones, lo que podría impulsar avances en campos como la electrónica y la química, dijeron los expertos.

 

¿Qué tan rápidos son los attosegundos?

Los attosegundos son una milmillonésima de milmillonésima de segundo. Para dar una pequeña perspectiva, hay aproximadamente tantos attosegundos en un solo segundo como segundos ha habido en los 13.800 millones de años de historia del universo.

Hans Jakob Woerner, investigador de la universidad suiza ETH Zurich, dijo que los attosegundos son "las escalas de tiempo más cortas que podemos medir directamente".

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¿Por qué necesitamos tanta velocidad?

Ser capaz de operar en esta escala de tiempo es importante porque estas son las velocidades a las que operan los electrones, partes clave de un átomo. Por ejemplo, los electrones tardan 150 attosegundos en dar la vuelta al núcleo de un átomo de hidrógeno.

Esto significa que el estudio de los attosegundos ha dado a los científicos acceso a un proceso fundamental que antes estaba fuera de su alcance.

Toda la electrónica está mediada por el movimiento de los electrones, y el "límite de velocidad" actual es de nanosegundos, dijo Woerner. Si los microprocesadores se cambiaran a attosegundos, sería posible "procesar información mil millones de veces más rápido", agregó.

 

¿Cómo se miden?

La física franco-sueca Anne L'Huillier, una de los tres nuevos premios Nobel, fue la primera en descubrir una herramienta para abrir el mundo de los attosegundos. Implica el uso de láseres de alta potencia para producir pulsos de luz durante períodos increíblemente cortos. 

Franck Lepine, investigador del Instituto francés de la Luz y la Materia que trabajó con L'Huillier, dijo que era como "un cine creado para los electrones". Lo comparó con el trabajo de los cineastas franceses pioneros, los hermanos Lumière, "que cortaban una escena tomando fotografías sucesivas".

John Tisch, profesor de física láser en el Imperial College de Londres, dijo que era "como un dispositivo de pulso de luz increíblemente rápido que luego podemos iluminar los materiales para obtener información sobre su respuesta en esa escala de tiempo".

 

¿Qué tan bajo podemos llegar?

Los tres premiados el martes ostentaron en algún momento el récord del pulso de luz más corto. En 2001, el equipo del científico francés Pierre Agostini logró generar un pulso que duró sólo 250 attosegundos.

El grupo de L'Huillier superó esa cifra con 170 attosegundos en 2003 y en 2008, el físico húngaro-austriaco Ferenc Krausz redujo ese número a más de la mitad con un pulso de 80 attosegundos.

El actual poseedor del récord mundial Guinness de "pulso de luz más corto" es el equipo de Woerner, con un tiempo de 43 attosegundos.

Woerner estimó que el tiempo podría reducirse a unos pocos attosegundos utilizando la tecnología actual. Pero agregó que esto sería presionarlo.

 

¿Qué podría deparar el futuro?

La tecnología que aprovecha los attosegundos aún no se ha generalizado, pero el futuro parece brillante, dijeron los expertos. Hasta ahora, la mayoría de los científicos sólo han podido utilizar attosegundos para observar electrones. 

"Pero lo que básicamente no se ha tocado todavía - o apenas comienza a ser posible - es controlar" los electrones, manipular su movimiento, dijo Woerner.

Esto podría conducir a una electrónica mucho más rápida y potencialmente provocar una revolución en la química.  "No estaríamos limitados a lo que las moléculas hacen naturalmente", sino que podríamos "adaptarlas según las necesidades", dijo Woerner.

La llamada "atoquímica" podría conducir a células solares más eficientes, o incluso al uso de energía luminosa para producir combustibles limpios, añadió.

Quiénes son los científicos que recibirán el Premio Nobel de Física

El francés Pierre Agostini, el austriaco-húngaro Ferenc Krausz y la franco-sueca Anne L'Huillier fueron galardonados por la Academia del Nobel por la creación de herramientas para estudiar el desplazamiento ultrarrápido de los electrones dentro de átomos y moléculas. 

Distinguidos, en palabras del jurado, "por métodos experimentales que generan pulsos de luz de attosegundos para el estudio de las dinámicas del electrón en la materia”. Para poder comprender el hallazgo de esto tres científicos, la real Academia Sueca de Ciencias explicó que “un attosegundo es tan corto que hay tantos en un segundo como segundos ha habido desde el nacimiento del universo”.

En la justificación del galardón otorgado, el jurado señaló el alcance que tiene "crear pulsos extremadamente cortos de luz que pueden ser usados para medir los procesos rápidos en los que los electrones se desplazan o cambian de energía".

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"Las contribuciones de los laureados han permitido la investigación de procesos que son tan rápidos que previamente eran imposibles de seguir" y la identificación de "distintas moléculas, por ejemplo en diagnósticos médicos", amplió.

Esas partículas elementales muy ligeras con carga eléctrica negativa que gravitan alrededor del núcleo atómico "abren la puerta al mundo de los electrones".

Palabras científicas

La Profesora en la Universidad Lund de Suecia, Anne L'Huillier, de 65 años, se convirtió en la quinta mujer en ganar en esta categoría desde la creación de los premios en 1901. La científica recordó que recibió la llamada del jurado en medio de una clase y confesó que después "fue difícil" terminarla.

L'Huillier se une a Marie Curie (1903), Maria Goeppert Mayer (1963), Donna Strickland (2018) y Andrea Ghez (2020) en el selecto grupo de mujeres ganadoras del Nobel de Física. "Estoy muy emocionada (...) No hay muchas mujeres que consigan este premio, con lo que es muy, muy especial", señaló.

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La investigadora explicó que sus estudios, más allá de analizar los electrones, tenían aplicaciones concretas en la industria de los semiconductores y las técnicas de imagen.

Respecto al estudio de estas partículas, remarcó que "en este tipo de procesos, los electrones se parecen más a olas, a olas de agua, y lo que intentamos medir con nuestra técnica es la posición de la cresta de la ola", graficó L'Huillier.

 

Digna de imitar

En conferencia de prensa, la física animó a las jóvenes mujeres a lanzarse en la carrera científica. "¡Adelante!", exclamó. Casada y con dos hijos, insistió en que es posible combinar la investigación con una "vida normal, con familia e hijos". L'Huillier, de 65 años, había estado en la lista de candidatas a la estatuilla del premio Wolf en 2022 junto con Krausz y el canadiense Paul Corkum.

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El científico austriaco-húngaro Ferenc Krausz aseguró que no se esperaba la llamada. "No estaba seguro si estaba soñando o era realidad", afirmó el físico y director del Institut Max Planck en Alemania. Krausz recordó que al momento del llamado se estaba preparando para una jornada de puertas abiertas en el establecimiento, donde tenía que dar algunas conferencias para los visitantes.

Mientras que el último científico galardonado es el francés Pierre Agostini, profesor de la Universidad Estatal de Ohio, en Estados Unidos. Se enteró del premio por su hija. El físico explicó: "Mi hija me llamó y me preguntó: '¿Es cierto, lo veo en Google?'”.

El último Nobel

En 2022, la Academia Sueca recompensó al francés Alain Aspect, al estadounidense John Clauser y al austriaco Anton Zeilinger, pioneros en los mecanismos revolucionarios de la física cuántica.

La temporada de anuncios de los Nobel seguirá con el de Química el miércoles, el de Literatura el jueves y el de la Paz el viernes, desde Oslo. El lunes 9 de octubre se desvelará el galardón de Economía, el último en crearse.

Además del reconocimiento internacional, este año los científicos recibirán un premio de once millones de coronas (casi 994.000 dólares), lo que supone el mayor monto (en la divisa sueca) en la historia más que centenaria de estos premios.

NT / ds