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23/07/2014

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IIE




Filman por primera vez la trayectoria de los electrones en átomos y moléculas

Un flash láser ajustable a la escala del attosegundo ha permitido la proeza


Un flash láser ajustable a la escala del attosegundo ha permitido a un equipo internacional de científicos e ingenieros filmar la trayectoria de los electrones en los átomos y las moléculas, toda una proeza si se tiene en cuenta que un electrón necesita 140 attosegundos para dar una vuelta alrededor del núcleo de un átomo y que un attesegundo es la trillonésima parte de un segundo. El sistema empleado para este resultado es también una poderosa herramienta para numerosos laboratorios de todo el mundo en los campos de la química, las nanociencias y la nanoelectrónica. Por Vanessa Marsh.




Patrón de difracción de un electrón. Universidad de Cornell.
Patrón de difracción de un electrón. Universidad de Cornell.
Un equipo internacional de científicos ha descubierto como “fotografiar” la evolución de las nubes electrónicas tanto en un sólido como en una reacción química, así como en la electrónica molecular, según informan en un artículo aparecido en la revista Nature Physics.

Lo han conseguido usando un láser ajustable a la escala del attosegundo para filmar la trayectoria de los electrones en los átomos y las moléculas, más concretamente los orbitales atómicos o moleculares. Los orbitales moleculares son los orbitales (funciones matemáticas) que describen los estados que pueden tener los electrones en las moléculas. Los orbitales moleculares se construyen por combinación lineal de orbitales atómicos.

El láser permite producir flashes de luz de una gran brevedad y es a través de estos flashes que se puede seguir el movimiento de los electrones, que se efectúan en unos cientos de attosegundos. Un attosegundo tiene una duración de 10^-18 segundos (corresponde a la trillonésima parte de un segundo). Un electrón necesita 140 attosegundos para dar una vuelta alrededor del núcleo de un átomo.

Aunque, tal como explica el CNRS en un comunicado, ya en 2003 un equipo de científicos había demostrado la posibilidad de producir impulsos luminosos de 130 attosegundos haciendo interactuar un láser con un chorro de átomos, sin embargo no se había podido establecer un mecanismo que permitiera controlar el impulso luminoso, su duración e intensidad, ya que los pulsos de attosegundos son demasiado débiles para tomar imágenes claras.

Es posible

Lo que han conseguido ahora estos científicos es demostrar que se puede dar forma y controlar los impulsos ultracortos sustituyendo el chorro de átomos por un chorro de moléculas lineales, como por ejemplo gas carbónico.

Más concretamente, lo que han hecho es utilizar un primer láser para alinear las moléculas de gas, de tal manera que se pudiera controlar su orientación respecto al campo eléctrico de un segundo láser excitador. Este sistema es el que permite producir impulsos láseres a los que se les puede dar forma a voluntad, así como posicionarlos en el tiempo con una precisión extrema.

Este flash láser ajustable a la escala de attosegundos es el instrumento indispensable para la realización de “fotografías” de los orbitales electrónicos y sus posicionamientos, pero según sus creadores, es también una poderosa herramienta para numerosos laboratorios de todo el mundo en los campos de la química, las nanociencias y la nanoelectrónica.

Virtudes de los láseres

En un artículo publicado por el Saclay Institute of Matter and Radiation, los artífices de esta investigación explican que los láseres cubren una amplia gama de longitudes de onda y que los impulsos láser ofrecen una resolución temporal que permite observar las etapas de una reacción química.

Los impulsos láser ultra rápidos alcanzan hoy la gama de centenas de attosegundos, que es el tiempo asociado al movimiento de los átomos y los electrones. Aunque las investigaciones son en la actualidad intensas en este campo, la competencia es fuerte para conseguir un láser de frecuencia cada vez más elevada y una duración cada vez más corta.

Recientes experiencias, dicen estos autores, han verificado que es posible controlar y dar forma los impulsos de attosegundos, así como que cuando un láser infrarrojo intenso se focaliza en un chorro de gas atómico, induce dinámicas electrónicas ultrarrápidas a una escala de tiempo de subfemtosegundo. Un femtosegundo equivale a la milbillonésima parte de un segundo y es la fracción de tiempo más pequeña medida hasta ahora.

Etapas del proceso de fotografiar los electrones. Saclay Institute of Matter and Radiation.
Etapas del proceso de fotografiar los electrones. Saclay Institute of Matter and Radiation.
Láseres ultrabreves

Gracias a estos descubrimientos, añaden, es posible emitir flashes de luz muy breves que cubren una amplia gama espectral. La duración de estos flashes puede alcanzar los 100 attosegundos, lo que permite los impulsos lumínicos más breves jamás realizados, y que han sido la base del resultado de este equipo internacional.

Aunque las posibilidades de controlar los impulsos generados por los átomos han sido hasta ahora limitados, estos autores explican que han podido comprobar que la generación de impulsos de pequeñas moléculas biatómicas (las que están formadas por dos átomos del mismo elemento químico) permite controlar la emisión láser en attosegundos porque provocan interferencias cuánticas que modulan la emisión en attosegundos.

Controlando la alineación de las moléculas con la ayuda de un primer láser menos intenso, es posible dar forma a los impulsos attosegundos emitidos, señalan estos autores. Estos impulsos podrían permitir en el futuro, añaden, efectuar un control coherente de los procesos atómicos y moleculares ultrarrápidos.

Los investigadores de este equipo proceden del Institut rayonnement matière de Saclay (CEA Iramis), con el que han colaborado cinco laboratorios de Inglaterra, Polonia y Francia.

Precedente sueco

Puede decirse que este resultado es el siguiente paso de un experimento anterior. El pasado febrero, un equipo sueco había conseguido por vez primera fotografiar un electrón, tal como informaron en un artículo aparecido en la Physical Review Letters. Hasta ese momento no se había podido fotografiar un electrón debido a que su extrema velocidad produce imágenes borrosas.

Para conseguir estas fotografías de electrones, este equipo se valió asimismo de destellos extremadamente cortos procedentes de una intensa luz láser. De esta forma descubrieron también, con la ayuda de un segundo láser, que se podía guiar el movimiento del electrón. Así pudieron captar una colisión entre un electrón y un átomo en una película.

Primero la fotografía de un electrón, luego de nubes electrónicas en movimiento… La capacidad de penetrar en los niveles más remotos de la materia crece a pasos agigantados en los laboratorios.


Miércoles, 9 de Julio 2008
Vanessa Marsh
Artículo leído 18557 veces



Nota

Comente este artículo

1.Publicado por Dany K. el 09/07/2008 18:04
Increible...sin palabras

2.Publicado por Bruzzone Héctor Ricardo el 12/07/2008 04:24
Muy importante, este tipo de investigación nos coloca en mejor condición para entender la dimensión y el concepto del tiempo y su relación relativista del espacio/tiempo ajustado a la longitud de onda.

Si observamos la espuma cuántica y sus claros/oscuros verdes, vemos 6 ondas, desde el borde al centro, para arriba y para abajo y seguramente una dirección cuantificada del electrón que la imagen no indica, pero seguro gira de manera regular en una dirección.

Entonces si esto es así hay concordancia con la teoría. Tres dimensiones del E/T . Mientras que el electrón juega sus 9 estados de posibilidades en condiciones favorables de cuantización para llegar a 32 x 2 interacciones = 64 numero cuántico.

Coincidente con 64 nodos completándose su recorrido de un espiral equi-angular de 85 grados que partió del centro desplegando 16 rayos espiras igualando el factor escalar.

64 nodos cuánticos dividido 6 ondas globales da un resultado igual a 10.666666 que si lo divido por las 2 interacciones locales nos da la mitad del resultado 5.3333333 efecto de un resultado continuo, coincidente con el concepto del movimiento continuo de Einstein del E/T

Ahora bien, Entonces estoy en condiciones de coincidir con Lee Smolin y entre otros que el concepto E/T 64 es discreto de movimiento continuo ligado a los 9 estados del electrón, equivalente al tiempo perpetuo, este existió siempre y no muere nunca, pues el cero es abstracción de condición humana para ordenarnos.

64 discreto E/T dividido por 5.3333333 del movimiento continuo da una resultado, igualando a 12 de los 12 niveles de Energía de un átomo.

En tanto que 1.33 E de conservación x 4 partículas es igual a 5.3333333 continuo del movimiento.

64 E/T dividido por 4 partículas es igual a 16 factor escalar, equivalente a la densidad por compresión del E/T curvado en el vacío.

Pues 64 E/T discreto dividido por las (3) tres dimensiones con dirección cuantificada, va a tener un efecto, por lo tanto un resultado, este resultado es 21.33333 densidad del vació fondo del espiral, allí en el centro donde en la observación se ve blanca, la mal llamada materia oscura.

64 E/T discreto dividido por 9 estados del electrón equivalente ala tiempo perpetuo, nos da un resultado que dividido por el 100 por ciento del sistema arribamos al resultado de la densidad del hidrógeno 0.071

12 niveles de energía para una partícula masa, para dos interacciones locales igual a 24 equivalente a ala gravedad en el vacío.

32 posibilidades cuantificadas dividida 12 niveles E por 2 interacciones es igual a 1.3333 E

1.333333 E de conservación x 0.75 Energía relativista, igual a 1 equivalente al Hidrógeno.

1.33333 E de conservación por la condición de vació 0.25 vacío al centro observado = 0.33 E partícula

por lo tanto, 1.3333 E de conservación dividido por la condición del vació 0.25 es igual a 5.333 continuo.

1/300 relación velocidad de luz en el vacío 16, es igual a 48

300.000 velocidad de la luz, menos el diferencia de la velocidad de la onda por masa 252000, nos da un retraso en la longitud de onda de 48.000 Km/s
Equivalente a la asociación entre lo local y lo global, respondiendo de modo relativista para una ajustado a un observador local que mira el universo macro desde adentro y la partícula micro desde afuera, coincidente con las dos miradas de las ondas arriba y abajo.

64 E/T DISCRETO DIVIDIDO 48 retraso longitud onda por gravedad igual a 1.33333333 multiplicado por 9 posibilidades del electrón equivalente al tiempo perpetuo es igual a 12 niveles de Energía.

3.Publicado por Díaz Bazán el 10/09/2008 19:58
me gustaria recibir informacion todo sobre ciencia.

4.Publicado por Bruzzone Héctor Ricardo el 23/09/2008 03:20
Así es y lo digo con afirmación, al borde del universo el vacío es 13, 14, 15, 16 como factor escalar y al fondo 21, depende del nivel y de la distribución de masa. Divida un cono de luz o del tiempo en 12 niveles de energía, emulando la condición de los niveles energía de un átomo, márquelos a su izquierda desde el nivel 1, cuando llego al 12, vaya a su derecha y coloque el 16 y descienda siempre por la derecha, hasta llegar al nivel 1 colocará el 27 y podrá observar 3 cuestiones esenciales. La suma de la izquierda y la derecha siempre da 28 en cualquier nivel. Que en el nivel 7 coincide a medio camino, es decir el fondo actual del universo con 21 y el tercer elemento esencial observado es que la variable 13, 14 y 15 quedan fuera del cono del tiempo. Es decir cuyo significado es el vacío, por lo tanto variable. Si enumero arbitrariamente la partícula quark 2 arribas y 1 abajo, es decir 4 arriba, 5 arriba, 6 abajo, 7 gluón equivalente al nivel 7 con un vacío de 21 densidad, equivalente a 21 longitudes onda hidrógeno neutro.
28 - 21= 7

De esta forma ha construido una configuración de carácter estático, si usted desea puede hacerlo dinámica mente marque coordenadas cartesianas en un papel, cruz a 90 grados ( tenga de referencia si 2 partículas que chocan se repelen a 90 grados, para funcionarse lo hacen a 180 grados aproximadamente, colapsando a la estructura mas débil y produciendo una envoltura de succión produce vacío escalar para enfriar y confinar a la materia pesante el gluón, in versión equivalente al vacío.
Trace por su centro de las coordenadas en total 16 rayos, le dará un resultado envolvente de 360 grados 32 en total incluidas las coordenadas, es decir cada 1/4 de las coordenadas o del bucle 9 espiras del tiempo que incluyen a las coordenadas relativas, sino 7 espiras absolutas. Ahora vamos a producir el espiral del tiempo, desde el centro de las coordenadas y por la horizontal de la misma nos deslizamos unos 2 cm a la izquierda y comenzamos a enroscar el espiral equiángular logarítmico cuando llegamos a la horizontal de la derecha, ya hemos dibujado la primer dimensión del tiempo, ahora vamos por la segunda dimensión, seguimos enroscando el bucle del tiempo relativo y cuando recorremos 3/4 coordenadas llegamos a la segunda dimensión otras 3/4 y estamos en en la tercera dimensión , estamos en la horizontal donde comenzamos pero abiertos a la izquierda. La cuarta del tiempo , otra 3/4 termina de forma relativa abajo en la coordenada vertical y nos queda un 1/4 abierta para finalizar en la horizontal.
Ahora bien desde el centro a 90 grados culmina el primer nivel y cada 1/4 del espiral que se expande cambia de nivel, cuando se llega al nivel 11 es el nivel de determinación de la materia en 1. Es decir la cuarta dimensión del tiempo ya en el nivel 12 en la horizontal queda abierta 1/4 equivalente a la 1/4 longitud de onda, 9 espiras del tiempo equivalente a las posibilidades del electrón y 8 intersticio equivalente a la energía de la onda 9 x 8 = 72 energía oscura constante equivalente a 3 dimensiones x 24 estados cambiantes de la materia = 72 E/oscura.
24 ÷ 3/4 = 32 espiras circulares totales x 2 interacciones = 64 nodos
64 nodos ÷ 88 vacío x 11 nivel determinación ÷ 0.75 Energía relativista ÷ 2 interacciones = 5.33333333333 continuo E/T, que se conformo discreto para completar simetría de la materia.
64 ÷ 5.333333333= 12 niveles de Energía del átomo.

64 ÷ 5.33333333 x 0.75÷ 9 = 1
equivalente 64÷ 88 x 11 ÷ 0.75÷ 2 ÷ 4 dimensiones x 0.75 = 1


Héctor desde Argentina.

5.Publicado por alineacion de maquinas el 09/07/2010 21:46
Estas son sencillamente las maravillas del láser, que hace que la industria se mueva a un ritmo muy interesante que de otra manera no podía captar. Por eso, cuando a la hora de hacer un balanceo para las máquinas se piensa en un producto específico se escoge el láser por su alto grado de precisión y de transparencia.

6.Publicado por Carlos Vidal el 24/02/2012 10:50
Me gustaría saber si al fín pudiendo operar con láser de attosegundos, se realizaran los experimentos tan difundidos de la doble rendija de Young.
Se demostraría que al menos hasta 2011 ninguno de los cacareados, lo fue con fotones uno a uno a pesar de haberlo asegurado algunos experimentadores. Y ello abonaría el campo a la óptica, siendo el experimento más inteligible sin necesidad de supuestos no intuitivos.
Los rastros captados en placas fotográficas son de diámetro superior a un átomo, lo que induce a pensar que se trata de miles de de fotones y no uno solo.

Creo que el tiempo invertido en la absorción y emisión, del fotón por los electrones es inferior al attosegundo. Según indican en este comunicado, los electrones ya se acercan a tal tiempo en una sola órbita. Lógico es que los fotones sean miles de veces más rápidos.

Y si ello fuera factible, una vez repetido el experimento con mayor fiabilidad, dar la suficiente publicidad para sacar del error consagrado en el que se difunden miles de vídeos con este concepto que sentó cátedra.

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