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CIENCIA Y TECNOLOGíA

5 de octubre de 2023

Científicos del CONICET explican por qué el Nobel de Física se otorgó a especialistas del área de los “attosegundos”

Por: Carlos Rodriguez

Se trata de pulsos de luz extremadamente cortos que permiten medir la dinámica de los electrones en la materia.

La Real Academia Sueca de Ciencias concedió hoy el Premio Nobel de Física 2023 a dos científicos y una científica por sus aportes “para métodos experimentales que generan pulsos de luz de attosegundos para el estudio de la dinámica electrónica en la materia”. Se trata de Pierre Agostini, de la Universidad Estatal de Ohio, Estados Unidos, Ferenc Krausz, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Garching y Ludwig-Maximilians-Universität München, Alemania, y Anne L’Huillier, de la Universidad de Lund, Suecia.

“Hace un tiempo me interese por el área de los attosegundos porque me parecía que se colaba un pedacito de futuro por ahí”, asegura Omar Fojón, físico e investigador del Instituto de Física de Rosario (IFIR). “Los primeros attopulsos se obtuvieron en 2001 y fue para mí un hito porque eran los intervalos de tiempo más cortos medidos por la humanidad. Son los tiempos característicos del movimiento de los electrones en átomos y moléculas. Ahí empecé a ´soñar´ que en un futuro podríamos usarlos para sacar ´instantáneas´ de los electrones durante las reacciones químicas y llegar a controlarlas”, explica el científico.

En 2001, Fojón estaba realizando una estadía posdoctoral en Madrid y tomó contacto con los attopulsos. En su regreso a Argentina se dedicó al desarrollo de modelos teóricos para trabajar en la fotoionización y dirigió dos tesis doctorales sobre el tema, que persiguieron el objetivo de llegar al control de reacciones químicas a través de los attopulsos. “Tuve la suerte de escuchar en conferencias de nuestra área a la física francesa que hoy premió la Academia de Suecia, y son maravillosos. Me pone muy feliz que le hayan dado el Premio Nobel a estos científicos”, asegura Fojón.

Tal como explicaron desde la Academia Sueca, “en el mundo de los electrones, los cambios ocurren en unas pocas décimas de attosegundo; un attosegundo es tan corto que hay tantos en un segundo como segundos ha habido desde el nacimiento del universo. Si queremos investigar acontecimientos realmente breves, necesitamos una tecnología especial”. En este sentido, indicaron que “los tres premios Nobel de Física 2023 están siendo reconocidos por sus experimentos que han brindado a la humanidad nuevas herramientas para explorar el mundo de los electrones dentro de los átomos y las moléculas. Pierre Agostini, Ferenc Krausz y Anne L’Huillier han demostrado una manera de crear pulsos de luz extremadamente cortos que pueden usarse para medir los rápidos procesos en los que los electrones se mueven o cambian de energía”.

Este tema tiene aplicaciones potenciales en muchas áreas diferentes. En electrónica, por ejemplo, es importante para comprender y controlar cómo se comportan los electrones en un material. Los pulsos de attosegundos también se pueden utilizar para identificar diferentes moléculas, como en el diagnóstico médico.

 

Más repercusiones sobre el Nobel

“Desde hace unos años que se comentaba en el ambiente que era posible que se otorgue el Premio Nobel por la generación de attosegundos”, asegura Gustavo Torchia, físico e investigador del CONICET en el Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp, CONICET-UNLP-CICPBA)). “Si recorremos la trayectoria de los premiados, los tres han contribuido en todo el proceso experimental para materializar y consecuentemente tener estos pulsos de attosegundos, que son pulsos que están muy por debajo de la mil billonésima de segundo, claves para explorar los sistemas electrónicos. Porque con una herramienta física de pulso laser así uno puede explorar la dinámica electrónica en los materiales”, asegura.

En este sentido, Daniel Schinca, también físico de la Comisión de Investigaciones Científicas (CICPBA) y ex director del CIOp, explica que “los tres científicos se lo merecen por todo el esfuerzo que les llevó lograr esta herramienta. Estaban trabajando muy duramente en este tema desde principios de siglo y era de esperar que les dieran el nobel a ellos y al área de óptica ultrarápida, un tema que es de punta. El puntapié del premio de hoy fue el Premio Nobel de Física otorgado en 2018, que fue para un equipo científico que también había trabajado en este mismo área, que se llama ´pulsos de luz extremadamente cortos´. En 2018 se había galardonado a dos investigadores y una investigadora que habían trabajado en la forma de trabajar pulsos ultracortos. Los científicos que se premian ahora continúan en la senda de generar láseres en una escala temporal extremadamente corta”.

Schinca continúa: “Cuando ocurren por ejemplo reacciones químicas, en cualquier parte de los compuestos, inclusive en partes de nuestro cuerpo también, la parte más íntima de esas reacciones que se producen en el intercambio de electrones de los distintos compuestos, nunca se había podido medir o ver experimentalmente. Hasta ahora se había teorizado, o había un modelo sobre las reacciones químicas y cómo se producían el intercambio de sus electrones, pero medirlo experimentalmente era muy difícil, porque la escala de tiempo estaban muy por debajo del alcance de los métodos experimentales. Ahora tenemos herramientas para explorar esos procesos que están en la base de las reacciones químicas. Con este tipo de láseres ultracortos es posible explorar ese intercambio de electrones. Es un paso trascendental”.

Para Enrique Neyra, investigador del CONICET en el Centro Atómico Bariloche que realizó su tesis doctoral en el área de attosegundos, “los tres científicos premiados son los fundadores y pilares de esta área en el que basé mi tesis doctoral. Desde hacía tres o cuatro años que se decía que la rama de los attosegundos iba a ser premiada con un nobel, pero no pensaba que se iba a dar tan rápido. Estoy seguro que el enorme impacto de la herramienta producida por este equipo de científicos premiados se va a ver en las próximas décadas”.

 

La trayectoria del equipo científico galardonado

Las contribuciones de los galardonados han permitido investigar procesos que son tan rápidos que antes eran imposibles de seguir. En 1987, Anne L’Huillier descubrió que surgían muchos matices de luz diferentes cuando transmitía luz láser infrarroja a través de un gas noble. Cada armónico es una onda de luz con un número determinado de ciclos para cada ciclo de la luz láser. Son causados ​​por la luz láser que interactúa con los átomos del gas; les da a algunos electrones energía adicional que luego se emite en forma de luz. Anne L’Huillier ha seguido explorando este fenómeno, sentando las bases para avances posteriores. En 2001, Pierre Agostini logró producir e investigar una serie de pulsos de luz consecutivos, cada uno de los cuales duraba sólo 250 attosegundos. Al mismo tiempo, Ferenc Krausz estaba trabajando en otro tipo de experimento, uno que permitía aislar un único pulso de luz que duraba 650 attosegundos. “Ahora podemos abrir la puerta al mundo de los electrones. La física de attosegundos nos brinda la oportunidad de comprender los mecanismos que se rigen por los electrones. El siguiente paso será utilizarlos”, afirmó Eva Olsson, presidenta del Comité del Nobel de Física.

 

Fuente: conicet.gov.ar

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