La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido el Premio Nobel de Física 2023 a Pierre Agostini de la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos), Ferenc Krausz del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y la Universidad de Múnich (Alemania), y Anne L’Huillier de la Universidad de Lund (Suecia) «por los métodos experimentales que generan pulsos de luz de attosegundos (10−18 s) para el estudio de la dinámica de los electrones en la materia».

Los tres galardonados han sido reconocidos por sus experimentos, que han proporcionado a la humanidad nuevas herramientas para explorar el mundo de los electrones en el interior de átomos y moléculas. Han demostrado una forma de crear pulsos de luz extremadamente cortos que pueden utilizarse para medir los rápidos procesos en los que los electrones se mueven o cambian de energía.

Los galardonados con el Nobel han desarrollado herramientas de luz para adentrarse en el mundo de los electrones. / © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences.

El ser humano percibe los eventos que se suceden a gran velocidad como si fluyeran unos dentro de otros, del mismo modo que una película compuesta de imágenes fijas se percibe como un movimiento continuo. Si queremos investigar acontecimientos realmente breves, necesitamos una tecnología especial.

En el mundo de los electrones, los cambios se producen en unas décimas de attosegundo, un valor tan corto que hay tantos en un segundo como segundos ha habido desde el nacimiento del universo.

Imágenes del interior de átomos y moléculas

Los experimentos de los galardonados han producido pulsos de luz tan breves que se miden en estas unidades tan pequeñas, demostrando así que los attosegundos se pueden utilizar para proporcionar imágenes de procesos en estructuras a escala atómica y molecular.

En 1987, Anne L’Huillier (Paris-Francia, 1958) descubrió que surgían muchos sobretonos de luz diferentes cuando transmitía luz láser infrarroja a través de un gas noble. Cada sobretono es una onda luminosa con un número determinado de ciclos para cada ciclo de luz láser.

Se deben a la interacción de esta con átomos de gas, que proporciona a algunos electrones una energía extra que se emite en forma de luz. Anne L’Huillier ha seguido explorando este fenómeno, sentando las bases para posteriores avances.

En 2001, el también francés Pierre Agostini consiguió producir e investigar una serie de pulsos de luz consecutivos, en los que cada pulso duraba solo 250 attosegundos. Al mismo tiempo, Ferenc Krausz (Mór-Hungría, 1962) trabajaba con otro tipo de experimento, uno que permitía aislar un único pulso de luz que duraba 650 attosegundos.

Seguir procesos ultrarrápidos

Las contribuciones de los premiados han permitido investigar procesos tan rápidos que antes eran imposibles de seguir. «Ahora podemos abrir la puerta al mundo de los electrones. La física de los attosegundos nos brinda la oportunidad de comprender mecanismos gobernados por electrones. El siguiente paso será utilizarlos», afirma Eva Olsson, presidenta del Comité Nobel de Física.

Hay aplicaciones potenciales en muchas áreas diferentes. En electrónica, por ejemplo, es importante entender y controlar cómo se comportan los electrones en un material. Además, los pulsos de attosegundos se pueden emplear para identificar distintas moléculas, como en el diagnóstico médico.

Quinta premio Nobel de Física

Desde que se comenzó a conceder en 1901 el Premio Nobel de Física, dotado actualmente con 11 millones de coronas suecas, solo cinco mujeres lo han recibido: Marie Curie (1903), Maria Goeppert-Mayer (1963), Donna Strickland (2018, que recientemente ha recibido la Medalla de Oro del CSIC), Andrea Ghez (2020) y ahora, en 2023, Anne L’Huillier.

La Premio Nobel Anne L’Huillier junto con estudiantes de la Universidad de Lund (Suecia) tras conocer la noticia del galardón. / EFE/EPA/Ola Torkelsson SWEDEN OUT.