Vea También
 |
| El fotón (amarillo, procedente de la izquierda) produce ondas de electrones en la nube de electrones (gris) de la molécula de hidrógeno (rojo: núcleo), que interfieren entre sí (patrón de interferencia: violeta-blanco). El patrón de interferencia está ligeramente sesgado hacia la derecha, lo que permite calcular cuánto tiempo necesita el fotón para llegar de un átomo al siguiente. Fotografía: Sven Grundmann, Universidad Goethe de Fráncfort |
La unidad de tiempo del SI es el segundo. El segundo se suele medir con un reloj atómico, que utiliza la frecuencia de la radiación emitida por los átomos del elemento cesio para medir el tiempo con precisión. El reloj atómico mide la frecuencia de radiación a la que los átomos de cesio cambian de un estado a otro, que es de 9.192.631.770 ciclos por segundo. Esta frecuencia se utiliza para definir la duración de un segundo, que es igual al tiempo que tardan en transcurrir tantos ciclos.
Otras unidades de tiempo comunes son el minuto, que se compone de 60 segundos, y la hora, que se compone de 60 minutos o 3600 segundos. El día tiene 24 horas, la semana 7 días y el mes 28, 30 ó 31 días. El año tiene 365 ó 366 días, dependiendo de si es bisiesto o no. Las unidades de tiempo mayores, como las décadas, los siglos y los milenios, constan de 10, 100 y 1000 años, respectivamente.
La unidad de tiempo más pequeña jamás medida es el zeptosegundo, que equivale a una billonésima de billonésima de segundo (10-21 s) un punto decimal seguido de 20 ceros y un 1. Esta medida equivale al tiempo que tarda la luz en atravesar un átomo. Lo midió por primera vez en 1999 el químico egipcio Ahmed Zewail, por lo que recibió el Premio Nobel.
Otras unidades de tiempo mayores que el segundo son los decisegundos (10-1 s), los centisegundos (10-2 s), los milisegundos (10-3 s), los microsegundos (10-6 s), los nanosegundos (10-9 s), los picosegundos (10-12 s), los femtosegundos (10-15 s), los attosegundos (10-18 s) y los yoctosegundos (10-24 s).
En 2020, Unos científicos han medido la unidad de tiempo más corta de la historia: el tiempo que tarda una partícula de luz en atravesar una molécula de hidrógeno. El tiempo que tardó un fotón en atravesar la molécula de hidrógeno se midió en 247 zeptosegundos, mucho más corto que cualquier otra unidad de tiempo. Esta medición es significativa porque proporciona una forma de medir el tiempo a nivel atómico y podría ayudarnos a comprender mejor el comportamiento de las partículas a nivel cuántico. Además, podría aportar nuevos conocimientos sobre la estructura de la materia y el funcionamiento del universo.
La medición del zeptosegundo es un gran avance en el campo de la medición del tiempo y podría abrir la puerta a nuevas oportunidades de investigación. También podría proporcionar nuevas formas de medir y comprender el comportamiento de átomos y moléculas en las escalas más pequeñas.
Para medir este brevísimo trayecto, el físico Reinhard Dörner, de la Universidad Goethe de Alemania, y sus colegas dispararon rayos X desde el PETRA III del Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), un acelerador de partículas situado en Hamburgo.
Los investigadores fijaron la energía de los rayos X de modo que un solo fotón, o partícula de luz, expulsara los dos electrones de la molécula de hidrógeno. (Una molécula de hidrógeno está formada por dos protones y dos electrones.) El fotón hizo rebotar un electrón fuera de la molécula, y luego el otro, un poco como un guijarro que salta por encima de un estanque.
Los científicos utilizaron un sistema de Espectroscopia del Momento Iónico de Retroceso en Blanco Frío (COLTRIMS) para medir el tiempo que tardaba un fotón en atravesar la molécula de hidrógeno. El sistema COLTRIMS es increíblemente preciso y puede medir el tiempo con una exactitud de zeptosegundos. Esto permitió a los científicos medir el tiempo que tardó el fotón en atravesar la molécula de hidrógeno con una precisión sin precedentes.
El microscopio COLTRIMS registró tanto el patrón de interferencia como la posición de la molécula de hidrógeno durante toda la interacción.
"Como conocíamos la orientación espacial de la molécula de hidrógeno, utilizamos la interferencia de las dos ondas de electrones para calcular con precisión cuándo llegaba el fotón al primero y cuándo al segundo átomo de hidrógeno", explica en un comunicado Sven Grundmann, coautor del estudio en la Universidad de Rostock (Alemania).
"Y esto hasta 247 zeptosegundos, dependiendo de lo separados que estuvieran en la molécula los dos átomos desde la perspectiva de la luz".
El profesor Reinhard Dörner añade: "Observamos por primera vez que la capa de electrones de una molécula no reacciona a la luz en todas partes al mismo tiempo. El retraso se debe a que la información dentro de la molécula sólo se propaga a la velocidad de la luz. Con este hallazgo hemos ampliado nuestra tecnología COLTRIMS a otra aplicación".
Referencias:
Más temas acerca de:
Física