Los átomos están compuestos de electrones que se mueven alrededor de un núcleo central al que están unidos. Los electrones también pueden ser arrancados, superando la fuerza de confinamiento de su núcleo, utilizando el poderoso campo eléctrico de un láser. Hace medio siglo, el teórico WalterHenneberger se preguntó si era posible liberar un electrón de su átomo con el campo láser, pero aún así mantenerlo alrededor del núcleo. Muchos científicos consideraron que esta hipótesis era imposible. Sin embargo, recientemente fue confirmada con éxito por físicos de la Universidad de Ginebra.UNIGE, Suiza, y el Instituto Max Born MBI en Berlín, Alemania. Por primera vez, lograron controlar la forma del pulso láser para mantener un electrón libre y unido a su núcleo, y estaban en elal mismo tiempo capaz de regular la estructura electrónica de este átomo vestido por el láser. Además, también hicieron que estos estados inusuales amplificaran la luz láser. También identificaron un área prohibida. En esta área apodada "Valle de la Muerte"Los físicos pierden todo su poder sobre el electrón.Estos resultados rompen los conceptos habituales relacionados con la ionización de la materia.Los resultados han sido publicados en la revista Física de la naturaleza .
Desde la década de 1980, muchos experimentos han tratado de confirmar la hipótesis presentada por el teórico Walter Henneberger: un electrón puede colocarse en un estado dual que no está libre ni unido. Atrapado en el láser, el electrón se vería obligado a regresary adelante delante de su núcleo, y de este modo estaría expuesto al campo eléctrico tanto del láser como del núcleo. Este estado dual permitiría controlar el movimiento de los electrones expuestos al campo eléctrico tanto del núcleo como del núcleo.láser, y permitiría a los físicos crear átomos con una estructura electrónica "nueva", sintonizable por la luz. ¿Pero es esto realmente posible?
Aprovechando las oscilaciones naturales del electrón
Cuanto más intenso es un láser, más fácil debería ser ionizar el átomo; en otras palabras, separar los electrones del campo eléctrico atrayente de su núcleo y liberarlos en el espacio ". Pero una vez que el átomo se ioniza, los electrones no solo dejan su átomo como un tren sale de una estación, todavía sienten el campo eléctrico del láser ", explica Jean-Pierre Wolf, profesor del departamento de física aplicada de la Facultad de Ciencias de la UNIGE." Nosotrospor lo tanto, quería saber si, después de que los electrones se liberan de sus átomos, todavía es posible atraparlos en el láser y obligarlos a permanecer cerca del núcleo, como sugiere la hipótesis de Walter Henneberger ", agrega."
La única forma de hacer esto es encontrar la forma correcta para que se aplique el pulso láser, para imponer oscilaciones en el electrón que sean exactamente idénticas, de modo que su energía y estado permanezcan estables ". El electrón oscila naturalmente en el"El campo del láser, pero si la intensidad del láser cambia, estas oscilaciones también cambian, y esto obliga al electrón a cambiar constantemente su nivel de energía y, por lo tanto, su estado, incluso dejando el átomo. Esto es lo que hace que sea tan difícil ver estados tan inusuales".Misha Ivanov, profesora del departamento teórico de MBI en Berlín.
modulando la intensidad del láser para evitar Death Valley
Los físicos probaron diferentes intensidades de láser para que el electrón liberado del átomo tuviera oscilaciones constantes. Hicieron un descubrimiento sorprendente. "Contrariamente a las expectativas naturales que sugieren que cuanto más intenso es un láser, más fácil es liberar el electrón, nosotrosdescubrió que hay un límite en la intensidad, en el cual ya no podemos ionizar el átomo ", observa Misha Ivanov." Más allá de este umbral, podemos controlar el electrón nuevamente ". Los investigadores denominaron este límite" Valle de la Muerte ", siguiendo elsugerencia del profesor Joe Eberly de la Universidad de Rochester.
Confirmando una vieja hipótesis para revolucionar la teoría de la física
Al colocar el electrón en un estado dual que no está libre ni unido, los investigadores encontraron una manera de manipular estas oscilaciones como quieran. Esto les permite trabajar directamente en la estructura electrónica del átomo. Después de varios ajustes, parapor primera vez, los físicos de UNIGE y MBI pudieron liberar el electrón de su núcleo y luego atraparlo en el campo eléctrico del láser, como sugirió Walter Henneberger. "Al aplicar una intensidad de 100 billones de vatios por cm2, pudimospara ir más allá del umbral del Valle de la Muerte y atrapar el electrón cerca de su átomo padre en un ciclo de oscilaciones regulares dentro del campo eléctrico del láser ", dice Jean-Pierre Wolf con entusiasmo. En comparación, la intensidad del sol en la tierra esaproximadamente 100 vatios por m 2 .
"Esto nos da la opción de crear nuevos átomos vestidos por el campo del láser, con nuevos niveles de energía de electrones", explica Jean-Pierre Wolf. "Antes pensábamos que este estado dual era imposible de crear, y hemossimplemente demostró lo contrario. Además, descubrimos que los electrones colocados en tales estados pueden amplificar la luz. Esto jugará un papel fundamental en las teorías y predicciones sobre la propagación de láseres intensos en gases, como el aire ", concluye.
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Materiales proporcionados por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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