Anne L’Huillier, Pierre Agostini y Ferenc Krausz, Premio Nobel de Física de 2023
Francisco Martínez Navarro
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Francisco Martínez Navarro |
LA GAVETA DE LA CIENCIA. A HOMBROS DE GIGANTES
Hoy trataremos las pequeñas biografías de tres gigantes de la ciencia: L’Huillier, Agostini y Krausz, los Premio Nobel de Física de 2023, concedido a los exploradores del mundo de los electrones en trillonésimas de segundo. Se entregará el 10 de diciembre a la francesa Anne L’Huillier, al francés Pierre Agostini y al húngaro Ferenc Krausz; pioneros de la física del attosegundo necesaria para el estudio de la dinámica electrónica en la materia.
Los tres premiados son responsables de una nueva manera de crear pulsos de luz extremadamente cortos, que se pueden utilizar para medir o fotografiar los fugaces procesos en los que los electrones se mueven o cambian de energía. Son eventos que ocurren en attosegundos, la escala de tiempo más breve captada por el ser humano. Estos pulsos de luz permiten además modificar el movimiento de los electrones y, por lo tanto, las propiedades de un material.
Anne L’Huillier, es profesora de la Universidad de Lund (Suecia), nacida hace 65 años en París, descubrió en 1987 que aparecían diferentes matices luminosos cuando transmitía luz láser infrarroja a través de un gas noble, un fenómeno vinculado a la interacción del láser con los átomos del gas. El láser proporciona energía extra a los electrones y es emitida como pulsos de luz. Pierre Agostini, con 82 años, es profesor de la Universidad del Estado de Ohio (EE. UU.), logró producir en 2001 una serie de pulsos de luz consecutivos que apenas duraban 250 attosegundos. Ferenc Krausz, nacido hace 61 años en la localidad húngara de Mór, es el actual director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Garching, Alemania). En 2001 consiguió un pulso de luz de 650 attosegundos. “Las contribuciones de los galardonados han permitido investigar procesos que son tan rápidos que antes eran imposibles de seguir”.
El físico y químico español Fernando Martín, catedrático de la Universidad Autónoma de Madrid, colaboró con Anne L’Huillier en 2010 para visualizar por primera vez cómo se mueven los electrones en una molécula. “Un attosegundo es la millonésima de la millonésima de la millonésima de un segundo. Son 0,000000000000000001 segundos 10-18 s. Si la Tierra tarda un año en dar la vuelta al Sol, un electrón tarda 150 attosegundos en dar la vuelta al núcleo de un átomo de hidrógeno. Si se quiere hacer una película sobre el movimiento del electrón, necesitas un tiempo de exposición de attosegundos o te saldrá movida. Con estos láseres se puede hacer esas fotos y ver el movimiento de los electrones en tiempo real”, explica Fernando Martín, también director científico del Instituto IMDEA Nanociencia, en Madrid. El Dr. Martín lidera desde España un proyecto subvencionado por el Consejo Europeo de Investigación para intentar mejorar la eficiencia de conversión de la energía solar en las células fotovoltaicas, mediante los pulsos de attosegundos.
Tras décadas anteriores de numerosas investigaciones, en 2001 los tres científicos galardonados: Anne L’Huillier, Pierre Agostini y Ferenc Krausz, por separado, fueron capaces de desarrollar una tecnología láser que permite medir pulsos de luz ultracortos de duración del orden de attosegundos, en el rango del ultravioleta extremo. Con ello, pudieron rastrear a tiempo real el movimiento de los electrones a una escala subatómica.
El siguiente paso será utilizarlos. “¿Se harán realidad los sueños de la attoquímica o la attobiología, modificando en tiempo real el latido electrónico de los enlaces químicos para alterar las propiedades químicas o para gobernar procesos biológicos hacia mecanismos antes inaccesibles?”. Estos conocimientos han brindado a la humanidad nuevas herramientas para explorar el mundo de los electrones dentro de los átomos y las moléculas. Las potenciales aplicaciones de estos métodos investigados por los premiados se encuentran en los ámbitos de la electrónica y la medicina. Por ejemplo, en electrónica, donde el control de los electrones es esencial, esta tecnología podría revolucionar la forma en que diseñamos y construimos desde pequeños dispositivos a paneles solares y células fotovoltaicas. Además, en el diagnóstico médico, los pulsos de attosegundos podrían ayudar a identificar diferentes moléculas, lo que podría mejorar significativamente la atención médica y la detección precoz de enfermedades.
Como ejemplos de tiempos que se expresan en attosegundos, están:
•El tiempo que necesita la luz para recorrer el radio de Bohr (el diámetro de un átomo de hidrógeno=0,529 Å): 0,35 as
•La unidad atómica de tiempo: 24 as.
•El pulso de luz más corto creado hasta 2017: 43 as.
•La vida media del pion π0: 84 as.
•El tiempo que necesita un electrón para ser transferido entre átomos: 320 as
Anne L’Huillier es la quinta mujer que gana el Nobel de Física. El mismo se ha entregado desde su concesión en 1901 a 219 hombres y solo a cinco mujeres: además de la francesa Anne L’Huillier (2023), lo han obtenido desde sus orígenes: la polaca Marie Curie (1903), por estudiar la radiactividad; la alemana María Goeppert Mayer (1963), por describir el núcleo de los átomos; la canadiense Donna Strickland (2018), por una nueva técnica para generar pulsos ultracortos de láser de alta intensidad; y la estadounidense Andrea Ghez (2020), por descubrir un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Por tanto, solo han recibido el Nobel de física el 2,23 % de mujeres, otra indigna brecha de género que pone de manifiesto la injusta discriminación de la mujer, también en el reconocimiento científico.
El desarrollo científico y los Premios Nobel siguen siendo un faro de esperanza y un recordatorio de que la curiosidad y el esfuerzo humano pueden llevarnos a lugares asombrosos. Son una celebración de la búsqueda incansable del conocimiento. Cada año, los galardonados son seleccionados por su contribución a la sociedad y su capacidad para cambiar el mundo. Así que celebremos estos logros y esperemos con entusiasmo las aplicaciones futuras de la física de attosegundos en nuestras vidas cotidianas. ¡El futuro se ve emocionante! No perdemos la esperanza de que los avances científicos se utilicen para el beneficio de toda la humanidad y la construcción de una sociedad más justa. Por eso se lo contamos hoy en QPHradio.
Para saber más:
Anne L'Huillier – Datos – 2023 - NobelPrize.org
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/lhuillier/facts/
Pierre Agostini – Datos – 2023 - NobelPrize.org
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/agostini/facts/
Ferenc Krausz – Facts – 2023 (nobelprize.org)
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/krausz/facts/
Announcement of the 2023 Nobel Prize in Physics - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=guNJjFRKQ9k
Premio Nobel de Física 2023: qué son los pulsos de luz de attosegundos - BBC News Mundo
https://www.bbc.com/mundo/articles/c1r4ev7zvw9o
Premio Nobel de Física de 2023 para los exploradores del mundo de los electrones en trillonésimas de segundo | Ciencia | EL PAÍS
https://elpais.com/ciencia/2023-10-03/premio-nobel-de-fisica.html
Nobel de Física: Anne L’Huillier es la quinta mujer que lo gana, con Marie Curie abriendo el camino – FayerWayer
https://www.fayerwayer.com/ciencia/2023/10/05/nobel-de-fisica-anne-lhuillier-es-la-quinta-mujer-que-lo-gana-con-marie-curie-abriendo-el-camino/
¿Por qué los attosegundos le dieron el Premio Nobel de Física 2023 a estos tres científicos? – Enséñame de Ciencia
https://ensedeciencia.com/2023/10/05/por-que-los-attosegundos-le-dieron-el-premio-nobel-de-fisica-2023-a-estos-tres-cientificos/
Científicos del CONICET explican por qué el Nobel de Física se otorgó a especialistas del área de los “attosegundos” | CONICET
https://www.conicet.gov.ar/cientificos-del-conicet-explican-por-que-el-nobel-de-fisica-se-otorgo-a-especialistas-del-area-de-los-attosegundos/
Biografía de Ferenc Krausz (Su vida, historia, bio resumida) (buscabiografias.com)
https://www.buscabiografias.com/biografia/verDetalle/12305/Ferenc%20Krausz
Ferenc Krausz - Attosecond Physics (VIDEO PORTRAIT) - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=6ZIUJb85BAQ
Biografía de Pierre Agostini (Su vida, historia, bio resumida) (buscabiografias.com)
https://www.buscabiografias.com/biografia/verDetalle/12304/Pierre%20Agostini
Nobel de Física para Agostini, Krausz y L'Huillier por estudio de electrones | AFP - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=C1Fepdm124g
Biografía de Anne L'Huillier (Su vida, historia, bio resumida) (buscabiografias.com)
https://www.buscabiografias.com/biografia/verDetalle/12303/Anne%20LHuillier
Entrevista con Anne L'Huillier, XV Premio Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=kKO-65RwBY8
Quiénes son los ganadores del Nobel de Física y las potenciales aplicaciones de sus descubrimientos - LA NACION
https://www.lanacion.com.ar/sociedad/premio-nobel-de-fisica-quienes-son-pierre-agostini-ferenc-krausz-y-anne-lhuillier-nid03102023/