Visualización de la onda asociada al electrón

25 enero 2017

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La hipótesis de la dualidad onda-partícula, formulada por el físico francés Louis V. De Broglie en 1924, permitió abrir nuevos horizontes a la naciente física cuántica. Unos años antes, A. Einstein había conseguido resolver la controversia que durante más de dos siglos había rodeado la naturaleza de la luz, aunando la naturaleza ondulatoria y la corpuscular en su interpretación del efecto fotoeléctrico (1905).

David Maestre

De Broglie especuló con la idea de que al igual que los fotones, que componen la radiación electromagnética, los electrones también podrían presentar una dualidad onda-partícula. De este modo, formuló una hipótesis afirmando que toda la materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares, comportándose de un modo u otro dependiendo del contexto y experimento específico. Esta dualidad cobra mayor relevancia a escalas atómicas, de hecho se ha comprobado experimentalmente que los electrones experimentan fenómenos característicos de las ondas, como la difracción o la interferencia.

El hecho de que los electrones, y otros constituyentes fundamentales de la materia, se comporten como onda y como partícula se tiene en cuenta en multitud de fenómenos físicos, químicos o biológicos. Recientemente, se ha conseguido observar en tiempo real, las interferencias asociadas al carácter ondulatorio de los electrones. Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), en colaboración con el Instituto IMDEA Nanociencia y la Universidad París-Saclay han observado el nacimiento de un paquete de ondas asociado al electrón, así como los fenómenos de interferencia asociados a su evolución. Para ello, las investigaciones han bombardeado un átomo de Helio con sucesivos pulsos de luz, realizando el estudio en el rango de los attosegundos, tal como han publicado en la revista Science. De este modo, han conseguido medir la amplitud y fase del paquete de ondas electrónico, mediante el estudio de la interferencia con otro paquete de ondas de referencia. Además, los resultados están de acuerdo con simulaciones teóricas realizadas para comprender mejor el fenómeno analizado.

Estos nuevos descubrimientos permitirán mejorar la comprensión de algunas de las propiedades que determinan el funcionamiento de multitud de dispositivos nanotecnológicos.

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