Los científicos han medido la unidad de tiempo más corta de la historia, que es el tiempo que tarda una partícula ligera en cruzar una molécula de hidrógeno.
Ese tiempo, para el registro, es de 247 zeptosegundos. Un zeptosegundo es una miltrillonésima parte de un segundo. Anteriormente, los investigadores se habían sumergido en el reino de los zeptosegundos. En 2016, los investigadores utilizaron láseres para medir el tiempo en incrementos de hasta 850 zeptosegundos. Esta precisión es un gran salto con respecto al trabajo ganador del Premio Nobel de 1999 que midió por primera vez el tiempo en femtosegundos, que son la milbillonésima parte de un segundo.
Una partícula de luz, llamada fotón (flecha amarilla), produce ondas de electrones a partir de una nube de electrones (gris) de una molécula de hidrógeno (rojo: núcleo). El resultado de esas interacciones es lo que se llama un patrón de interferencia (violeta-blanco). El patrón de interferencia está ligeramente sesgado hacia la derecha, lo que permite a los investigadores calcular el tiempo que tarda el fotón en pasar de un átomo al siguiente.
(Imagen: © Sven Grundmann / Universidad Goethe de Frankfurt)
Se necesitan femtosegundos para que los enlaces químicos se rompan y se formen, pero la luz tarda zeptosegundos en viajar a través de una sola molécula de hidrógeno (H2). Para medir este viaje tan corto, el físico Reinhard Dörner de la Universidad Goethe en Alemania y sus colegas tomaron rayos X del PETRA III en Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), un acelerador de partículas en Hamburgo.
Los investigadores fijaron la energía de los rayos X de modo que un solo fotón, o partícula de luz, eliminara los dos electrones de la molécula de hidrógeno. (Una molécula de hidrógeno consta de dos protones y dos electrones). El fotón hizo rebotar un electrón de la molécula y luego el otro. Estas interacciones crearon un patrón de onda llamado patrón de interferencia, que Dörner y sus colegas pudieron medir con una herramienta llamada microscopio de reacción de espectroscopía de movimiento de iones de retroceso de objetivo frío (COLTRIMS). Esta herramienta es esencialmente un detector de partículas muy sensible que puede registrar reacciones atómicas y moleculares extremadamente rápidas. El microscopio COLTRIMS registró tanto el patrón de interferencia como la posición de la molécula de hidrógeno a lo largo de la interacción.
Los resultados se detallaron en la revista Science.
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