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(noticias nanowerk) Una consecuencia notable de la mecánica cuántica es que los electrones pueden presentar efectos de interferencia. Esta interferencia es similar a las ondas que interactúan en el océano o a las ondas electromagnéticas que transmiten señales de radio. Gracias a un dispositivo llamado «Attoclock», los científicos pudieron observar el movimiento mecánico cuántico de los electrones en una molécula excitada.
Este dispositivo mide el movimiento de los electrones con una precisión de cientos de attosegundos (una milmillonésima de milmillonésima de segundo). Esta medición proporciona información sobre cómo la oscilación coherente de cargas dentro de una molécula exhibe efectos de interferencia en escalas de tiempo de attosegundos.
Los resultados fueron publicados en Ciencia (“Movimiento coherente de electrones en attosegundos en la desintegración de Auger-Meitner”).
El movimiento de los electrones se produce en escalas de tiempo tan rápidas que su medición sólo puede realizarse con destellos de luz extremadamente cortos (normalmente de menos de un femtosegundo). Hasta ahora, las mediciones en el rango de subfemtosegundos sólo eran posibles con fuentes ultravioleta extremas generadas por sistemas láser.
Los investigadores necesitan una fuente que extienda estos pulsos cortos al rango de los rayos X para permitir mediciones que puedan distinguir el movimiento de los electrones entre diferentes átomos en una molécula. Este nuevo método experimental permitirá el estudio de la dinámica electrónica en moléculas complicadas. Esto ampliará nuestra comprensión de la física molecular y la química cuántica.
El reciente desarrollo de láseres de rayos X de electrones libres de attosegundos ha abierto nuevas vías para la ciencia ultrarrápida. En este experimento, los investigadores utilizaron pulsos de rayos X ultrarrápidos de Linac Coherent Light Source, una instalación de usuario del Departamento de Energía (DOE) en el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC, para crear una superposición coherente de estados excitados en óxido nítrico. Estos estados excitados son de corta duración y pueden decaer mediante el proceso de Auger-Meitner, en el que la energía de excitación se libera mediante la expulsión de un electrón rápido.
Los investigadores midieron el proceso de desintegración de Auger-Meitner en el dominio del tiempo utilizando un Attoclock, un dispositivo que puede medir el tiempo de llegada de los electrones con una precisión de attosegundos. Los investigadores descubrieron que la dependencia temporal de la caída no es una simple función exponencial, sino que contiene oscilaciones ultrarrápidas. Estas oscilaciones son un signo de una dinámica electrónica coherente, en particular un choque cuántico entre dos estados cuánticos excitados coherentemente.
Esta es la primera observación atómica específica del movimiento coherente de electrones en una molécula y el primer experimento en el dominio del tiempo con resolución de attosegundos utilizando un láser de rayos X de electrones libres.
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