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Qué es el zeptosegundo, la unidad de tiempo más corta que se ha logrado medir

Los científicos calcularon el tiempo que tarda una partícula de luz en atravesar una molécula de hidrógeno

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19 de octubre de 2020 a las 11:30

Si te parece que un segundo pasa demasiado deprisa, imagina lo veloz que puede pasar una billonésima parte de una milmillonésima de segundo... es decir, un cero y una coma seguidos de 20 ceros y un 1 (0,000000000000000000001 segundos).

Es la unidad de tiempo más corta jamás registrada (y medida) hasta la fecha y los científicos la han llamado zeptosegundo.

¿Pero qué se puede medir en zeptosegundos? El físico Reinhard Dörner y sus colegas de la Universidad Goethe de Frankfurt, en Alemania, encontraron la respuesta en la luz.

Dörner y su equipo hicieron historia al calcular por primera vez el tiempo que tarda una partícula de luz en atravesar una molécula de hidrógeno (H2), que son 247 zeptosegundos, para ser exactos, según los resultados de su trabajo, publicados el 16 de octubre en la revista Science.

Para medir ese fragmento de tiempo tan corto, tomaron rayos X del PETRA III, un acelerador de partículas en Hamburgo, y observaron el tiempo que tarda el fotón (una partícula de luz) en viajar de un átomo al siguiente.

"Observamos por primera vez que la capa de electrones de una molécula no reacciona a la luz en todas partes al mismo tiempo", dijo Dörner en el comunicado.

partículas de luz
Getty Images
¿Cuánto es una billonésima de una milmillonésima de segundo?

Al fijar la energía de los rayos X, los investigadores hicieron que un fotón eliminara los dos electrones de la molécula de hidrógeno (que tiene dos protones y dos electrones). El fotón hizo rebotar los electrones de la molécula como un guijarro rebotando sobre el agua de un estanque, creando un patrón de onda que se llama patrón de interferencia.

"Usamos la interferencia de las dos ondas de electrones para calcular con precisión cuándo el fotón alcanzó el primer átomo de hidrógeno y cuándo alcanzó el segundo", dijo en un comunicado Sven Grundmann, coautor del estudio en la Universidad de Rostock en Alemania.

Gracias a un microscopio especial, un detector de partículas muy sensible capaz de registrar reacciones atómicas y moleculares extremadamente rápidas, Dörner y su equipo registraron el tiempo que tarda en producirse esa interferencia.

Sin embargo, aunque es un hito haber logrado calcular ese tiempo usando esta medida, el descubrimiento de los zeptosegundos no es nuevo.

Del femtosegundo al zeptosegundo

Fue en 2016 cuando unos investigadores utilizaron láseres para medir el tiempo en incrementos de hasta 850 zeptosegundos, según se lee en la revista científica Nature Physics.

Esa precisión fue todo un avance desde el trabajo del ganador del Premio Nobel de 1999 Ahmed H. Zewail, un químico y profesor universitario egipcio-estadounidense que usó destellos de luz láser para medir el tiempo en femtosegundos.

Un femtosegundo es un intervalo de tiempo equivalente a 10-15 segundos, es decir, 0,000000000000001 segundos, o una milésima de billonésima de segundo.

Ahora sabemos que se necesitan femtosegundos para que los enlaces químicos se rompan y se formen y, sin embargo, la luz tarda zeptosegundos en viajar a través de una sola molécula de hidrógeno.

Ahmed H. Zewail,
Kim Kulish/Getty Images
Ahmed H. Zewail ganó el Nobel de Química en 1999 por medir por primera vez el tiempo en femtosegundos.

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