Publicamos una columna de opinión del Prof. Dr. Víctor Muñoz, académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, en relación al anuncio del Premio Nobel de Física a los investigadores Anna L’Huillier, Pierre Agostini y Ferenc Krausz:
Premio Nobel en Física 2023: observando el Universo de lo muy pequeño y lo muy rápido
Hoy se ha anunciado el Premio Nobel de Física de este año, reconociendo el trabajo de Anna L’Huillier, Pierre Agostini y Ferenc Krausz, quienes en una serie de trabajos durante las últimas cuatro décadas, han logrado generar pulsos de luz tan cortos que son capaces incluso de permitirnos ver el movimiento de los electrones en sus átomos.
Cuando vamos al cine, la percepción de imágenes en movimiento es lograda al exhibirnos muchas fotografías muy rápidamente, tradicionalmente 24 por segundo. Pero si algo se moviese más rápido en la escena, por ejemplo ir y volver a la misma posición en una centésima de segundo, no se podría advertir ese movimiento. A lo sumo, se lograría que se viera algo borroso en la pantalla. Por eso, si deseamos ver algo realmente rápido, es necesario que nuestra cámara sea igualmente veloz.
Esta idea básica nos permite comprender la enorme importancia de los experimentos que hoy fueron reconocidos con el Nobel. A escala atómica, las partículas se mueven en escalas de tiempo muy breves, y ver esos procesos requiere crear pulsos de luz que duran del orden del attosegundo: 1 trillonésimo de segundo. La clave para conseguirlo fue superponer luz de varias frecuencias, en un proceso parecido a los múltiples armónicos de las cuerdas de una guitarra que, al sumarse, producen un pulso sonoro. Desde 1987, Anne L’Huillier desarrolló una serie de trabajos con haces de láser infrarrojo que, al pasar por un gas de argón, generaban armónicos de altísimas frecuencias, sentando las bases experimentales y teóricas para crear pulsos de attosegundos de duración. Durante los años siguientes, Pierre Agostini, Ferenc Krausz, junto a sus diversos colaboradores, consiguieron crear pulsos cada vez más cortos, y explorar su uso para examinar la dinámica del mundo microscópico.
Por ejemplo, en 1905 Albert Einstein publicó su explicación del efecto fotoeléctrico, mediante el cual es posible sacar electrones de sus átomos al iluminarlos con luz de frecuencia adecuada. Los paneles solares para generar electricidad a partir de la luz del Sol, o los sensores para evitar el cierre de puertas en un ascensor, aprovechan este tipo de fenómeno. Es un proceso tan rápido que, en la práctica, parece instantáneo. Pero no lo es. Fue precisamente Krausz y su grupo de investigación quienes mostraron, el año 2010, que dependiendo de en qué nivel de energía se encuentren los electrones, se demoran un poco más en salir. En el caso del experimento que diseñaron, son apenas 21 attosegundos de diferencia.
Si no fuese por los pulsos de attosegundos, este tipo de preguntas simplemente no se podrían responder. Por ello, el Nobel que se ha anunciado hoy reconoce trabajos que no sólo son importantes por la propia proeza experimental y teórica que implicaron, sino por las enormes oportunidades que han abierto, y siguen abriendo, para adentrarnos en una parte del Universo normalmente inaccesible, observando electrones y moléculas moviéndose en la materia, cambios en la composición molecular de fluidos biológicos, quizás llevándonos a desarrollar nuevos métodos de diagnóstico de enfermedades o los nuevos materiales que necesitaremos para aplicaciones tecnológicas que, hasta hace unas décadas, eran inimaginables.
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