Abrieron una nueva disciplina de la física, llamada «attosegundo». “Una ciencia que permite estudiar la materia a escala electrónica”, explica Franck Lépine, investigador del CNRS en el Instituto Lumière Matière de la Universidad Lyon 1. El attosegundo es un período brevísimo de una milmillonésima de milmillonésima de segundo. ¡Existe la misma relación entre un attosegundo y un segundo, que entre el latido de un corazón y la edad del universo (13,8 mil millones de años)! El trabajo experimental que permitió crear la unidad de tiempo más pequeña que se puede medir en la actualidad valió ayer el Premio Nobel de Física a tres investigadores, que se repartirán a partes iguales el premio de casi un millón de euros.
Dos de ellos comenzaron su trabajo en Francia, en la CEA (Comisión de Energía Atómica y Energías Alternativas) de París-Saclay, en 1987 y 2001 respectivamente: la franco-sueca Anne L’ Huillier, de 65 años, que trabaja desde 1995 en Lund, en Suecia, y su ex colega Pierre Agostini, de 82 años, profesor emérito de la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos). El tercer ganador es el xenón austrohúngaro, que a su vez emitirá luz, lo que se denomina “generación armónica de alto orden”. “Para controlar y observar fenómenos en tiempos tan breves, Anne L’Huillier supo generar pulsos extremos de luz láser en el ultravioleta”, explica Franck Lépine. Es decir, un láser muy intenso permite excitar electrones en el gas, que reemitirán una radiación muy breve en el ultravioleta extremo. Publicó su trabajo a principios de 1988.
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En aquel momento, el investigador francés creó, sin saberlo, la física de los attosegundos. Pero ella tiene una intuición de lo que está pasando. ¡Ella “comprendió el proceso fundamental que permitía la observación de la materia en el nivel del attosegundo! », explica Franck Lépine. Utilizando el principio descubierto por Anne L’Huillier, el investigador francés Pierre Agostini logró en 2001 producir y medir pulsos láser ultracortos. Investigador del CEA, realizaba entonces experimentos en el Laboratorio de Óptica Aplicada (LOA) de Palaiseau. “Yo era un joven investigador en la habitación de al lado. Siempre fue muy agradable y muy accesible”, recuerda Stéphane Sebban, que desde entonces se convirtió en director de la LOA. Pierre Agostini llevó a cabo entonces el experimento llamado Rabbit (reconstrucción de un latido de attosegundo mediante interferencia de transiciones de dos fotones). Está desarrollando un método para caracterizar la medición de pulsos de luz de 250 attosegundos. El mismo año, en Viena, Ferenc Krausz generó pulsos láser muy intensos y casi igual de cortos (650 attosegundos).
Entonces podrá desarrollarse esta nueva física que permite estudiar y controlar los electrones en la materia. Y casi veinte años después, se vislumbran campos de aplicación concretos. Este es particularmente el caso de los semiconductores, la química o la biología. Para el diagnóstico médico, Ferenc Krausz “sondea muestras con mucha precisión con luz de attosegundos, un poco como una nueva forma de espectroscopia ultraprecisa”, explica Franck Lépine. Krausz está trabajando en la firma de una muestra de sangre que podría dar una pista sobre si un paciente está desarrollando cáncer de pulmón en una fase muy temprana.
Además, observando y controlando la presencia de un electrón en un material, sería posible cambiar su estado. Un material dieléctrico (es decir, uno que no contiene cargas eléctricas capaces de moverse) podría convertirse en un semiconductor, con oportunidades en la microelectrónica. Finalmente, se prevén otras aplicaciones, como la posibilidad de controlar la carga y la presencia de un electrón en una molécula. «Esto no viola el principio de incertidumbre de Heisenberg» (que dice que no es posible conocer con precisión la posición de una partícula en el espacio y su energía al mismo tiempo), explicó Anne L’Huillier tras el anuncio de la concesión de su Nobel. Premio. Pero esto nos permite saber aproximadamente dónde se encuentra el electrón en la molécula, alrededor de qué átomos.
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“La longitud de onda de la radiación de attosegundos permite realizar mediciones ultrarrápidas con una resolución del orden de un nanómetro”, explica Stéphane Sebban. Esta poderosa física de attosegundos también debería permitir estudiar moléculas biológicas como el ADN. Esto es lo que están logrando, en particular, Franck Lépine y sus colegas, que dirigen una red de una cincuentena de laboratorios del CNRS que reúne a unos 800 investigadores que trabajan en las ciencias llamadas «ultrarápidas». Anne L’Huillier quedó muy conmovida cuando se anunció su Premio Nobel. Se lo anunciaron el martes por la mañana, entre dos de los cursos que imparte en la Universidad de Lund. Dijo ser sensible a este «premio más prestigioso» otorgado «a muy pocas mujeres» en su disciplina. Es la quinta en ganar el Nobel de Física desde que comenzó el premio en 1901.
