Consiguen la primera ‘foto’ de átomos del agua congelados en el tiempo

El logro abre un campo completamente nuevo en la física experimental y permite conocer qué procesos ocurren cuando la radiación afecta a las moléculas, lo que se podrá aplicar a cómo afecta a materiales o incluso tejidos humanos.

Nos han enseñado desde pequeños que el agua no tiene color, sabor, ni olor. Casi como la ‘nada’ líquida.

Sin embargo, para que el agua sea agua, a nivel microscópico, sus moléculas y átomos se disponen de formas muy especiales, otorgándole particularidades que no tiene ningún líquido.

Por ejemplo, puede existir en los tres estados de la materia -sólido, líquido y gas- al mismo tiempo a temperatura ambiente; o que el agua, en forma de hielo, es menos densa que en estado líquido, lo que provoca que los ríos se congelen en su superficie, pero no en el fondo.

Todo esto ocurre por procesos ultrarrápidos a escalas ínfimas de las que tenemos evidencia indirecta: no lo hemos podido ver porque no poseíamos la tecnología.

Hasta ahora.

Porque un grupo interdisciplinar de científicos de Estados Unidos y Alemania, aprovechando las instalaciones pioneras del laboratorio Nacional del Acelerador SLAC (California, EE.UU.), acaba de conseguir la primera ‘fotografía’ de un átomo de agua ‘congelado’ en el tiempo.

Este experimento abre la puerta a toda una física experimental que se podrá aplicar, por ejemplo, en investigaciones sobre cómo afecta la radiación a objetos dentro de una central nuclear; o a cómo nos influye a los tejidos humanos la radiación.

Las partículas subatómicas, como los electrones, se mueven tan rápido que capturar sus acciones requiere una ‘cámara’ capaz de medir el tiempo en attosegundos, una medida que equivale a la trillonésima parte de un segundo.

Algo así como lo que sería un segundo completo para todo el tiempo del universo, que existe desde hace 13.800 millones de años.

Porque, en ese tiempo, a escalas increíblemente pequeñas, ocurren muchas cosas, como que el agua sea agua.

Gracias a Anne L’Huiller, Pierre Agostini y Ferenc Krausz, la humanidad puede ‘radiografiar’ qué ocurre en esa pequeñísima porción de tiempo (razón por la que los tres ganaron el Premio Nobel de Física en 2023).

Y ahora, gracias a esta base, se ha conseguido ‘fotografiar’ ese escurridizo átomo.

«Hasta ahora, los químicos de radiación solo podían resolver eventos en la escala de tiempo de picosegundos, un millón de veces más lento que un attosegundo. Es como decir ‘nací y luego morí’», explica Linda Young, autora principal del estudio y miembro del Laboratorio Nacional Argonne (EE.UU.).

«Nosotros queríamos saber qué ocurría en el medio».

Porque la película de la vida de este átomo del agua es tan fugaz que hasta ahora, si grabamos su vida, el metraje pasaba tan rápidamente que solo éramos capaces de captar el principio y el final.

Sin embargo, con este nuevo método, los científicos son capaces de observar la trama entera, casi ‘congelando’ el tiempo.

Fuente: Science