Vea También
 |
| La mecánica cuántica permite que las partículas, debido a sus propiedades de onda mecánica cuántica, atraviesen la barrera energética (pared) y se produzca una reacción. Crédito: Universität Innsbruck/Harald Ritsch |
Ahora, por primera vez, físicos del Roland Wester de la Universidad de Innsbruck han observado en experimentos una reacción mecánica cuántica de efecto túnel. Se trata de la reacción con partículas cargadas más lenta jamás observada.
Roland Wester, del Departamento de Física de Iones y Física Aplicada de la Universidad de Innsbruck, declaró: "Hace falta un experimento que permita mediciones exactas y que, aun así, pueda describirse cuántico-mecánicamente. La idea se me ocurrió hace 15 años en una conversación con un colega en una conferencia en EE.UU.".
La reacción es increíblemente improbable y lenta debido al efecto túnel, lo que dificulta enormemente la observación experimental. Sin embargo, por primera vez, el equipo de Wester lo ha conseguido tras múltiples intentos fallidos.
Para el experimento utilizaron hidrógeno. Después, utilizaron deuterio en una trampa de iones, la enfriaron y la llenaron de hidrógeno gaseoso.
Las bajas temperaturas impiden que los iones de deuterio cargados negativamente reaccionen con las moléculas de hidrógeno de forma típica. Sin embargo, la colisión de ambos provoca ocasionalmente una reacción.
El primer autor del estudio, Robert Wild, afirma: "Esto se debe al efecto túnel: La mecánica cuántica permite que las partículas atraviesen la barrera energética debido a sus propiedades de onda mecánica cuántica, y se produce una reacción. En nuestro experimento, damos las posibles reacciones en la trampa durante unos 15 minutos y luego determinamos el número de iones de hidrógeno formados. A partir de su número, podemos deducir cuántas veces se ha producido una reacción".
Varios procesos químicos podrían beneficiarse del efecto túnel. Por primera vez se dispone de una medición que también es bien conocida en la teoría científica. Basándose en ella, los científicos pueden crear modelos teóricos de reacciones químicas más sencillas y probarlos utilizando la reacción que ya se ha demostrado que funciona.
Por ejemplo, el microscopio de barrido en túnel y las memorias flash aprovechan el efecto túnel. El efecto túnel también explica la desintegración alfa de los núcleos atómicos. Ciertas síntesis astroquímicas de moléculas en nubes oscuras interestelares también pueden describirse mediante el efecto túnel. Así pues, el experimento realizado por el equipo de Wester sienta las bases para una comprensión más profunda de varios procesos químicos.
Fuentes, créditos y referencias:
Universidad de Innsbruck - Robert Wild, Markus Nötzold, Malcolm Simpson, Thuy Dung Tran, and Roland Wester. Tunneling measured in a very slow ion-molecule reaction. Nature 2023 DOI: 10.1038/s41586-023-05727-z