Lasterketak ez dira dantza eginez irabazten

Lasterketak ez dira dantza eginez irabazten

DIPCko eta UPV/EHUko nazioarteko fisikariek, Alemaniako zenbait unibertsitatetako zientzialariekin batera, elektroien igorpena zehatz-mehatz kronometratzea lortu dute, eta bizkorrenak zergatik iristen diren azkenak azaldu dute.

GIPUZKOAKO CAMPUSA

IKERKETA

KOMUNIKAZIO BULEGOA

UPV/EHU

ostirala, 2017ko irailaren 22a

Imajina ezazue 100 metroko lasterketa batean Usain Boltek parte hartzen duela, historiako gizonik bizkorrenak, sasoi betean. Imajina itzazue haren muskuluak tentsioan, imajinatu irteteko pistola tiroa eta helmugara iritsi arte igarotzen diren 10 bat segundoak. Eta pentsatu nolako ezustekoa hartuko genukeen ikustean Usain Bolt azkena ailegatu dela, gainerako lasterkarien atzetik. Bada, imajinatu korrika hasi aurretik dantza pixka bat egitea erabaki duelako galdu duela lasterketa Usainek.

Gezurra badirudi ere, horixe gertatzen da attosegundoen erreinuan, hots, segundo baten trilioirenetan gertatzen diren elektroi arteko lasterketetan. Asteon Science aldizkarian kaleratutako artikulu batean, DIPC Donostia International Physics Centerreko, CFM Materialen Fisika Zentroko (UPV/EHU Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatearen eta CSIC Zientzia Ikerketen Goi Kontseiluaren arteko zentro mistoa) eta, besteak beste, Bielefeldeko Unibertsitateko (Alemania) zientzialariek solido batek igorritako elektroiek iristeko zenbat denbora behar duten kronometratzea lortu dute, eta elektroi bizkorrenak zergatik atzeratzen diren eta azken iristen diren azaldu dute. Bada, dantzan gelditzen direla ikusi dute.

1905ean, Albert Einsteinek efektu fotoelektrikoa deskribatu zuen, hau da, argiak materiari eraso egitean karga negatiboak (elektroiak) sortzen ditueneko prozesua. Elektroi horiek, gainera, korronte elektrikoa sor dezakete, igogailuen ateak kontrolatzen dituzten zelula fotoelektrikoetan edo eguzki energiako paneletan gertatzen den moduan. Walter Pfeifferren eta Ulrich Heinzmannen taldeak argi laser pultsu sofistikatuak erabili zituen Bielefeldeko laborategian; pultsuok modu egokian konbinatuta, neur daiteke elektroi batek zenbat denbora behar duen material batetik ateratzeko, efektu fotoelektrikoari esker hura kitzikatu ostean. Neurketa horietan, gainera, atomo desberdinetatik datozen elektroiak bereiz daitezke eta, halaber, egoera kuantiko desberdinetatik datozenak ere, abiadura lasterketa bateko kale desberdinak balira bezala. Harrigarriena izan zen ikustea elektroirik bizkorrena, Usain Bolten pareko hura, berez lasterketa irabazi beharko lukeena alegia, azken lekuan iritsi zela detektagailura.

Ustekabeko jokabide horren azalpena, Donostiako ikertzaile talde batek, DIPCko presidente eta UPV/EHUko katedradun Pedro Miguel Echenique eta UPV/EHUko eta DIPCko Ikerbasque irakasle Andrey Kazansky buru zirela, burututako kalkulu numeriko konplexuei esker etorri zen. Kalkulu horien arabera, lasterketa hasteko unean elektroi bakoitzak energia barrera bat gainditu behar zuen, hots, barrera zentrifugoa, egoera kuantiko bakoitzerako espezifikoa ("kale" bakoitzerako, gure konparazioaren kasuan). Eta, bitxia bazen ere, elektroi bizkorrenek egin zuten topo energia barrera altuenekin. Elektroi horiek ezin zituzten lehenengoan gainditu barrerak; hori dela eta, denbora jakin bat ematen zuten harrapatuta, nukleo atomikoen inguruan "dantzan", ihesari ekin aurretik. Ehun metroko lasterketa, egiatan, oztopoz betetako lasterketa bat zen, non hesiak garaiera desberdinetan baitzeuden kale bakoitzean.

Science aldizkari entzutetsuan argitaratutako artikuluak erakusten duenez, nahiz eta ehun urtetik gora igaro diren Einsteinek efektu fotoelektrikoari buruzko lanak egin zituenetik, oraindik ere ez dugu erabat ulertzen fenomeno hori solidoetan. Horrez gain, lanak ere erakusten du puntako ekipo esperimental hauek fisikaren muga berri batera garamatzatela: attosegundoen mundura, hots, segundo baten trilioirenen mundura. Attosegundoa segundo batentzat, unibertsoaren adinarentzat (14.000 milioi urte) segundo bat dena da.

Azken urte hauetan izugarri egin dugu aurrera osagai teknologikoak miniaturizatzen, gero eta txikiagoak diren sistemei buruz lortutako ezagutzari esker batez ere. Eta era berean aurrera egin genezake, baldin eta gehiago sakonduko bagenu bestelako dimentsio bat, nahiz zerikusia duen, murriztean agertzen diren fenomenoetan; hau da, denbora murriztean agertzen diren fenomenoetan. Attosegundoak denboraldi oso-oso laburrak dira, baina denbora tarte horiek ezartzen dute etorkizuneko prozesu elektronikoetarako abiadura muga. Esparru horretan aurrerapen teknologikoak, denbora eskala horietan gertatzen diren fenomenoak aztertzeko eta gailu ezberdinetan elektroien garraioa attosegundoen zehaztasunarekin kontrolatzeko dugun gaitasunaren menpe egongo dira. Hain zuzen ere, lasterka hasi aurretik elektroi batzuek zergatik dantza egiten duten eta beste batzuek berriz ez ulertzea, norabide horretan aurrerapauso bat da.

Erreferentzia bibliografikoa

"Angular momentum-induced delays in solid-state photoemission enhanced by intra-atomic interactions". Fabian Siek, Sergej Neb, Peter Bartz, Matthias Hensen, Christian Strüber, Sebastian Fiechter, Miquel Torrent-Sucarrat, Vyacheslav M. Silkin, Eugene E. Krasovskii, Nikolay M. Kabachnik, Stephan Fritzsche, Ricardo Díez Muiño, Pedro M. Echenique, Andrey K. Kazansky, Norbert Müller, Walter Pfeiffer, Ulrich Heinzmann. Science (2017). DOI: 10.1126/science.aam9598.

 
Nodoa: liferay1.lgp.ehu.es
 
Campusa cookies-ak erabiltzen ditu webguneari ematen zaion erabilerari buruzko informazioa biltzeko helburuarekin. Lege Oharra ikusi   Onartu