26 de marzo de 2008
26.03.2008

Los electrones ya tienen foto

Científicos suecos logran imágenes de las partículas elementales presentes en todos los átomos y responsables de las propiedades de los elementos químicos

26.03.2008 | 01:00
Los electrones ya tienen foto

Oviedo, J. N.


Científicos suecos han logrado filmar por primera vez en la historia un electrón en movimiento. La película muestra cómo un electrón se mueve sobre una onda de luz en el instante inmediatamente posterior a haber sido arrancado de un átomo. Hasta la fecha un experimento semejante había sido imposible de realizar, ya que los electrones se mueven a velocidades extremadamente altas y las fotografías realizadas siempre tenían un carácter muy impreciso.


El equipo de científicos de la Escuela de Ingeniería de la Universidad sueca de Lund ha utilizado una nueva tecnología que genera pulsos cortos de láser de luz intensa, del orden de attosegundos -un attosegundo es igual a 10 elevado a -18 segundos- logrando capturar el movimiento de electrones por primera vez.


«Un electrón tarda alrededor de 150 attosegundos en dar la vuelta al núcleo de un átomo» ha indicado Johan Mauritsson, uno de los científicos suecos que participó en el experimento centrado en la fotografía de la partícula elemental. Y como ha añadido Mauritsson «un attosegundo está relacionado con un segundo como un segundo está relacionado con la edad del Universo» que es de quince mil millones de años lo que da buena idea de la escala minúscula a la que han trabajado.


El experimento tiene varias vertientes, de manera que con la ayuda de otro láser el equipo sueco también ha conseguido captar una colisión entre un electrón y un átomo. Ahora, los científicos esperan conocer con más detalle lo que sucede con el resto del átomo cuando un electrón es arrancado, por ejemplo cómo y cuándo otros electrones acuden a llenar el vacío que se crea.


La grabación ofrecida por los científicos suecos muestra un electrón en un haz de luz después de haber sido separado de un átomo. Lo que se ve en la película es el patrón que muestra los puntos en los que el electrón golpea la placa detectora en cada ciclo del pulso de luz. La película está muy ralentizada para que se pueda ver algo, ya que la original dura menos que un instante.


El electrón es una partícula elemental, subatómica, que pertenece a la familia de los leptones. Según el llamado modelo estándar, constituido en los años setenta y aceptado universalmente por los físicos, es una de las piezas últimas de la materia.


La mecánica cuántica -propuesta en los años veinte del pasado siglo- predice un comportamiento ondulatorio de los electrones en ciertos casos. El experimento más conocido al respecto es de la doble rendija de Young en el que se hacen interferir ondas de electrones y se concluye que existe una dualidad onda corpúsculo.


El electrón tiene una carga eléctrica negativa y es aproximadamente 1.800 veces menor que la masa del protón. La mayoría de los electrones se encuentran formando parte de los átomos. Algunos, sin embargo, se mueven independientemente o reunidos a otros formando un haz de electrones en el vacío. Cuando los electrones que no forman parte de la estructura del átomo se desplazan y hay un flujo neto de ellos en una determinada dirección, se forma una corriente eléctrica.


En el caso de existir un exceso de electrones, se dice que el cuerpo está cargado negativamente. Cuando hay menos electrones que protones el cuerpo está cargado positivamente. Si el número total de protones y electrones es equivalente, el cuerpo está en un estado eléctricamente neutro.


Electrones y positrones pueden aniquilarse mutuamente produciendo un fotones. Esa aniquilación convierte toda la masa de un electrón y de su antipartícula, el positrón, en energía. Es la forma más habitual y observada de aniquilación partícula-antipartícula.


Después de esa aniquilación la energía siempre se emite en forma de rayos gamma. Si las partículas están en reposo el resultado de la aniquilación serán dos fotones emitidos en la misma dirección pero con sentidos opuestos.

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