Un equipo dirigido por el Prof. Dr. Frank Stienkemeier y el Dr. Lukas Bruder del Instituto de Física de la Universidad de Friburgo ha logrado observar en tiempo real interferencias cuánticas ultrarrápidas, en otras palabras, los patrones de oscilación de electronesque se encuentran en las capas atómicas de los átomos de gases raros. Se las arreglaron para observar oscilaciones con un período de aproximadamente 150 attosegundos: un attosegundo es una billonésima parte de una billonésima de segundo. Con este fin, los científicos excitaron especialmente los átomos de gas raro.prepararon pulsos láser. Luego rastrearon la respuesta de los átomos con una nueva técnica de medición que les permitió estudiar los efectos de la mecánica cuántica en átomos y moléculas a una resolución de tiempo extremadamente alta. Los investigadores presentan sus resultados en la última edición de Comunicaciones de la naturaleza .
La absorción de luz desencadena numerosas reacciones químicas, como la ruptura de enlaces en las moléculas. En el primer instante después de la absorción, la distribución de los electrones en la capa atómica cambia, lo que influye significativamente en el curso posterior de la reacciónEsta alteración ocurre extremadamente rápido; las escalas de tiempo alcanzan el rango de attosegundos. Las tecnologías espectroscópicas utilizadas anteriormente, que usan pulsos láser visibles, no son lo suficientemente rápidas para rastrear tales procesos. Por lo tanto, los investigadores de todo el mundo están desarrollando fuentes láser innovadoras y espectroscópicas adecuadastecnologías en los rangos ultravioleta y de rayos X.
El equipo de Stienkemeier ha extendido una tecnología conocida desde el rango del espectro visible, la espectroscopía coherente de la sonda de la bomba, al rango ultravioleta. Este es el rango espectral entre la radiación de rayos X y la luz ultravioleta. Para hacer esto, los científicospreparó una secuencia de dos pulsos láser ultracortos en el rango ultravioleta extremo en el láser de electrones libres FERMI en Trieste, Italia. Los pulsos estaban separados por un intervalo de tiempo definido con precisión y tenían una relación de fase definida entre sí.El primer pulso inicia el proceso en la capa de electrones proceso de bombeo. El segundo pulso prueba el estado de la capa de electrones en un punto posterior proceso de sonda. Al alterar el intervalo de tiempo y la relación de fase, los investigadores podríanllegar a conclusiones sobre el desarrollo temporal en la capa de electrones. "El mayor desafío fue lograr un control preciso sobre las propiedades del pulso y aislar las señales débiles", explica Andreas Wituschek, quien estaba a cargo de la exp.procedimiento erimental.
Los físicos de Friburgo estudiaron el gas argón raro, entre otros. En el argón, el pulso de la bomba causa una configuración especial de dos electrones dentro de la capa atómica: esta configuración se desintegra, con un electrón saliendo del átomo en muy poco tiempo y el átomofinalmente quedando atrás como un ion. Los investigadores lograron por primera vez observar la desintegración temporal inmediata de la interferencia cuántica, cuando un electrón abandonó el átomo. "Este experimento allana el camino para muchas aplicaciones nuevas en el estudio de procesos atómicos y molecularesdespués de la estimulación selectiva con radiación de alta energía en el rango ultravioleta extremo ", dice Bruder.
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Materiales proporcionado por Universidad de Friburgo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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