MADRID, 22 (EUROPA PRESS)
El Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas ha sido concedido, en su XV edición, a Anne L’Huillier (Universidad de Lund, Suecia), Paul Corkum (Universidad de Ottawa, Canadá) y Ferenc Krausz (Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Alemania), los tres pioneros de la llamada física del ‘attosegundo’ o ‘attofísica’, que han hecho posible la observación de fenómenos subatómicos en la escala de tiempo más breve captada por el ser humano.
“Los premiados han mostrado cómo observar y controlar el movimiento de los electrones en los átomos, las moléculas y los sólidos con pulsos de luz ultracortos en escalas de tiempo de unos cien attosegundos. Un attosegundo es aproximadamente el tiempo que tarda la luz en atravesar un átomo y es la escala natural del movimiento electrónico en la materia. Esta escala temporal era hasta ahora inaccesible para los estudios experimentales debido a la falta de pulsos de luz con una duración lo suficientemente corta”, destaca el acta del jurado.
Gracias a la ‘attofísica’, es posible realizar observaciones directas de fenómenos de la naturaleza que anteriormente estaban vetados a la percepción humana. “Es un gran avance poder comprobar experimentalmente lo que hasta ahora solo podíamos imaginar teóricamente. Esta interacción entre experimentos y teoría está inspirando muchas ideas”, resalta el presidente del jurado Theodor W. Hänsch, Director de la División de Espectroscopia Láser en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Alemania) y Premio Nobel de Física.
La ‘attofísica’, explica Paul Corkum, “trata de realizar las mediciones más rápidas que nosotros como humanos podemos realizar. Para mí, eso la sitúa en la vanguardia del conocimiento”. Como expone el premiado, “un attosegundo es a un segundo lo que un segundo es a la edad del universo. ¿Se imagina algo tan breve como eso?”. En cifras, un attosegundo es la trillonésima parte de un segundo, es decir, 0,000000000000000001 segundos.
“Esa es la escala de tiempo a la que se mueven los electrones en todos los átomos de los que se compone la materia, incluyendo nuestros propios cuerpos”, señala por su parte Fernando Martín, catedrático de Química Física de la Universidad Autónoma de Madrid, director científico de IMDEA-Nanociencia y nominador de los tres premiados. “Por lo tanto, para poder observar en tiempo real cómo se mueven los electrones en la materia, necesitábamos una tecnología que nos permitiera acceder a esa escala de tiempo. Esto es precisamente lo que consiguieron los tres galardonados”, añade.
Las herramientas desarrolladas por L’Huillier, Corkum y Krausz son como una cámara con un tiempo de exposición ultrarrápido que es capaz de captar incluso el movimiento de un electrón que tarda 150 attosegundos en dar una vuelta completa en torno al núcleo de un átomo de hidrógeno.
Ahora que la física de los ‘attosegundos’ ha demostrado claramente su potencial, los premiados tratan de exprimirla al máximo para conocer a fondo la materia de la que está compuesta la naturaleza y desarrollar posibles aplicaciones en campos como la electrónica y la biomedicina.
“Este campo de investigación se está expandiendo en muchas direcciones. Yo he tenido el privilegio de estar en él desde el principio y he visto crecer las ideas, he visto los pasos principales en todo el proceso. Creo que el área se dividirá en subáreas”, relata L’Huillier. Para la científica, el próximo reto es acercarse a la ciencia de la información cuántica.
Actualmente estudia maneras de observar de cerca fenómenos como el entrelazamiento, una de las propiedades más sorprendentes de la mecánica cuántica ya que permite que dos partículas separadas, incluso a kilómetros de distancia, tengan un comportamiento conjunto que la física clásica no puede explicar. Poder comprenderlo de la manera más precisa posible seguramente abra la puerta a un mayor desarrollo de las tecnologías cuánticas.
Además, la investigadora expone que los láseres que actualmente se utilizan para provocar la emisión de pulsos de attosegundos son muy especializados. Por eso se plantea desarrollar maneras de utilizar láseres más comunes, disponibles comercialmente, para generar el mismo efecto. “Creo que serán muy útiles para aplicaciones más estándar, incluso industriales de esta tecnología”, afirma.
Por su parte, Corkum ya ha empleado los pulsos de attosegundos generados no solo por átomos aislados, sino también por conjuntos de átomos de semiconductores como el silicio. Los semiconductores están en la base de toda la electrónica moderna y el científico considera que la combinación de todo el conocimiento previo sobre estos materiales con la nueva posibilidad de provocar que emitan pulsos de attosegundos es “una tecnología muy poderosa”.
Krausz también considera que la attofísica puede impulsar una nueva revolución en el campo de la informática. “Los electrones desempeñan un papel extremadamente importante en los nanocircuitos, son los responsables de conectar y desconectar la corriente eléctrica y, de este modo, procesar la información a velocidades cada vez mayores. Si queremos agilizar el procesamiento de señales para construir ordenadores cada vez más potentes, de nuevo, tenemos que entender la forma en que se mueven los electrones en estas diminutas dimensiones. Y al hacerlo, tenemos la oportunidad de avanzar en el procesamiento electrónico de señales hasta su límite último”, detalla.
Además, Krausz ha comenzado a explorar el potencial biomédico de los pulsos de attosegundos para diagnosticar enfermedades. Según explica, al retirar todas las células de una muestra de sangre, lo que queda es el plasma sanguíneo o el suero sanguíneo (en función de la manera de prepararlo). Las moléculas que allí residen contienen información valiosísima acerca del estado de salud del individuo al que pertenecen, y el investigador está estudiando maneras de emplear los pulsos de attosegundos para extraer esta información.
Actualmente Krausz está tratando de validar los resultados mediante un ensayo clínico con 10.000 personas a lo largo de varios años, y su esperanza es que pueda llegar a aplicarse de aquí a una década.
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