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Los investigadores ponen a Electron en un nuevo estado controlado


La mayoría de los estudiantes de secundaria comprenden los elementos que componen un átomo. Estos bloques de construcción de materia consisten en electrones que se mueven alrededor de un núcleo, y esos electrones dictan una gran parte de la interacción de un átomo con otro átomo. A veces, los electrones pueden separarse de un núcleo a través de un láser eléctrico, superando la fuerza que lo mantiene en su núcleo. Es esta acción la que recientemente intrigó a un grupo de físicos de Suiza que se propuso descubrir si los electrones podrían caer en algún lugar en el medio de estos dos estados.

La teoría original fue propuesta por Walter Henneberger hace más de 50 años. Henneberger se preguntó si habría alguna forma de liberar un electrón del átomo sin dejar de mantenerlo cerca del núcleo. Los contemporáneos de Henneberger descartaron su teoría como casi imposible. Sin embargo, físicos de la Universidad de Ginebra en Suiza e investigadores del Instituto Max Born en Berlín, Alemania lograron que la teoría de Henneberger se hiciera realidad.

Por primera vez en la historia, los equipos liberaron un electrón mientras lo mantenían unido a su núcleo. El equipo también identificó una nueva área importante llamada "Valle de la Muerte", donde los físicos perderían todo el poder sobre el electrón.

Los investigadores también mostraron la eficacia con la que se pueden utilizar los láseres para estudiar este fenómeno. La comprensión general de las interacciones de los láseres con los electrones es que cuanto más intensos son los láseres, más fácil debería ser ionizar un átomo (eliminar y liberar los electrones). Los investigadores descubrieron rápidamente que este no es necesariamente el caso.

"Pero una vez que el átomo se ioniza, los electrones no abandonan su átomo como un tren sale de una estación, todavía sienten el campo eléctrico del láser", explicó Jean-Pierre Wolf, profesor del departamento de física aplicada de la Facultad de Ciencias UNIGE. "Por lo tanto, queríamos 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".

Los físicos tenían que encontrar la forma adecuada para que el láser fuera eficaz. Necesitaba oscilar lo suficientemente cerca del electrón para que su energía y estado permanecieran estables.

"El electrón oscila de forma natural en 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. estados tan inusuales tan difíciles ", explicó Misha Ivanov, profesor del departamento teórico de MBI en Berlín.

Luego, el equipo hizo un descubrimiento interesante e inesperado.

"Contrariamente a las expectativas naturales que sugieren que cuanto más intenso es un láser, más fácil libera el electrón, descubrimos que hay un límite en la intensidad, en el que ya no podemos ionizar el átomo", observa Misha Ivanov. "Más allá de este umbral, podemos controlar el electrón de nuevo".

Ese umbral se llamó Death Valley.

El descubrimiento es uno que no solo prueba una hipótesis de larga data, sino que también podría significar mayores implicaciones para la física en su conjunto.

"Esto nos da la opción de crear nuevos átomos vestidos por el campo del láser, con nuevos niveles de energía de electrones", explicó Jean-Pierre Wolf. "Anteriormente pensamos que este estado dual era imposible de crear, y acabamos de demostrar 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 ".


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