Lo que Einstein quiso conocer

Un equipo de investigadores determina la duración absoluta del efecto fotoeléctrico por primera vez

Atom
Getty ImagesNatalie Racioppa

Cuando un cuerpo sólido es irradiado con rayos X, los electrones se separan de él y se mueven hacia la superficie. Pero, ¿cuánto tiempo lleva esto? Esta pregunta, una incógnita desde los tiempos de Einstein, fue investigada por un equipo de científicos liderados por Reinhard Kienberger. Esto se debe a que en el pasado, solo se podía determinar la dirección y la energía de los electrones. Lo que no se podía conocer era la ruta de los electrones debido a las dimensiones microscópicas y la duración extremadamente corta del proceso.

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Sin embargo, el equipo de Kienberger desarrolló un nuevo método de medición que permite determinar el tiempo entre la absorción de un fotón de rayos X y la emisión de un electrón. Para este propósito, los físicos "pegaron" átomos individuales de yodo a un cristal de tungsteno y lo expusieron a rayos X que desencadenaron el efecto fotoeléctrico. Debido a que los átomos de yodo reaccionan extremadamente rápido a los rayos X, sirven como cronómetros de luz y de electrones.

“Esto permite que la emisión de los fotoelectrones de un cristal se determine con una precisión de unos pocos attosegundos – explica Kienberger en un comunicado –. Un attosegundo equivale a la trillonésima parte de un segundo. La medición muestra que los fotoelectrones del cristal de tungsteno se pueden generar en alrededor de 40 attosegundos, aproximadamente el doble de lo esperado”. Los resultados se han publicado en Nature.

También se observó otro efecto interesante durante el experimento: los electrones de los átomos en la superficie de un cristal se liberan incluso más rápido. Esto podría ser interesante para la fabricación de fotocátodos particularmente rápidos para aplicación en láser de electrones libres.

Además, el nuevo método también se puede usar para examinar el comportamiento de moléculas complicadas en superficies: un enfoque prometedor para el desarrollo de nuevos paneles solares.

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