Por primera vez, investigadores de la Universidad de Lund en Suecia han medido con éxito el estado cuántico de los electrones expulsados de los átomos después de absorber pulsos de luz de alta energía. Este avance, logrado con una nueva técnica de medición llamada KRAKEN, promete una comprensión más profunda de la interacción entre la luz y la materia.
La técnica se centra en el efecto fotoeléctrico, donde la luz de alta energía hace que los electrones se separen de los átomos. Tradicionalmente, estos electrones emitidos (fotoelectrones) se tratan como partículas clásicas. Sin embargo, son objetos cuánticos, que se comportan tanto como partículas como ondas, lo que requiere descripciones de mecánica cuántica.
"Al medir el estado cuántico del fotoelectrón, nuestra técnica puede abordar con precisión la pregunta de '¿cuán cuántico es el electrón?'", explica David Busto, profesor asociado de física atómica. El proceso implica la ionización de átomos con pulsos de luz de alta energía ultracortos y el uso de pulsos láser de diferentes colores para reconstruir el estado cuántico rebanada por rebanada, similar a las tomografías computarizadas.
La técnica KRAKEN se ha aplicado con éxito a átomos de helio y argón, revelando que el estado cuántico del fotoelectrón varía según el material. Este avance amplía el potencial de la espectroscopia fotoelectrónica, un campo reconocido con un Premio Nobel en 1981. Proporciona acceso a información cuántica previamente no disponible.
Las aplicaciones potenciales incluyen el estudio de gases moleculares, líquidos y sólidos para comprender cómo reaccionan los objetivos ionizados después de la pérdida de electrones. Esto podría tener un impacto en la fotoquímica atmosférica, los sistemas de recolección de luz como las células solares y la fotosíntesis. También une la ciencia del attosegundo y la espectroscopia con la información y la tecnología cuánticas, contribuyendo a la segunda revolución cuántica en curso. Esta revolución tiene como objetivo manipular objetos cuánticos individuales para diversas aplicaciones, lo que podría conducir a avances en la ciencia de los materiales y las tecnologías cuánticas.