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Físicos confirman que el Efecto Túnel es casi instantáneo


El Efecto Túnel, una característica clave de la mecánica cuántica, es cuando una partícula que encuentra una barrera aparentemente insuperable pasa a través de ella, y termina en el otro extremo.

Una serie de experimentos llevados a cabo por físicos de la Universidad de Griffith, la Universidad de Lanzhou, la Universidad Nacional de Australia, la Universidad de Drake y el Instituto de Ciencias Básicas de Corea determinaron definitivamente el retraso durante el efecto túnel, que es el tiempo que tarda un electrón en salir de un átomo de hidrógeno.

"En el mundo clásico, las leyes físicas de Newton son lo que obedecen los grandes cuerpos físicos", dijo el coautor principal, el profesor Robert Sang, del Centro de Dinámica Cuántica de la Universidad de Griffith.

"Si te apoyas en una pared, esa pared retrocede con fuerza para que no la atravieses. Pero cuando bajas al nivel microscópico, las cosas se comportan de manera muy diferente. Aquí es donde las leyes de la física cambian de lo clásico a lo cuántico".

El profesor Sang y sus colegas realizaron experimentos en el Centro de Ciencia de Attosegundos de Australia durante tres años que midieron el tiempo que tarda una partícula en atravesar una pared.

"Utilizamos el átomo más simple, el hidrógeno atómico, y encontramos que no hay demora en lo que podemos medir", dijo el profesor Sang.

Los investigadores establecieron un experimento en el que utilizaron una de las propiedades de la luz y la convirtieron en un "reloj" llamado attoreloj.

Al enviar un pulso de luz para interactuar con un átomo de hidrógeno, establece las condiciones para que el electrón solitario de ese átomo pueda atravesar una barrera.

"Hay un punto bien definido donde podemos iniciar esa interacción, y hay un punto en el que sabemos de dónde debería salir ese electrón si es instantáneo", dijo el profesor Sang.

"Entonces, cualquier cosa que varíe a partir de ese momento, sabemos que tanto se ha tardado en atravesar la barrera. Así es como podemos medir el tiempo que tarda".

"Resultó que coincide con la teoría de la incertidumbre experimental, siendo consistente con la tunelización instantánea".

Se determinó que el tiempo de tunelizacion que el equipo midió no era más de 1.8 attosegundos, un periodo de tiempo mucho más pequeño de lo que algunas teorías habían predicho.

Un attosegundo (de atto) es una unidad de tiempo equivalente a la trillonésima parte de un segundo.

"Ahora sabemos que el tiempo de tunelización debe ser inferior a 1,8 attosegundos, lo que equivale a una mil millonésima parte de la mil millonésima parte de un segundo", dijo el coautor principal, el Dr. Igor Litvinyuk, también del Centro para Dinámica Cuántica de la Universidad de Griffith.

"Es difícil apreciar lo breve que es eso, pero se necesita un electrón de alrededor de cien attosegundos para orbitar un núcleo en un átomo".

"Las pruebas anteriores en otros lugares utilizaban átomos más complicados, que contenían varios o muchos electrones", explicó.

“Para explicar la interacción entre diferentes electrones, utilizaron diferentes modelos aproximados. Y de esos modelos extrajeron los tiempos”.

"Nuestro modelo no utilizó aproximaciones porque no teníamos que preocuparnos por las interacciones de electrón-electrón".

"Además, en uno de esos experimentos midieron el retardo de tiempo relativo entre dos especies de átomos y no el retardo de tiempo de un solo átomo".

Crédito de la imagen: Griffith University.

Referencia del documento científico:
U. Satya Sainadh et al. Tiempo de efecto túnel de attosegundos en hidrógeno atómico. Nature, volumen 568, páginas 75–77 (2019); DOI: 10.1038 / s41586-019-1028-3

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