¿Es posible medir el tiempo sin usar un reloj?

Muy Interesante.- Científicos suizos y alemanes lo han conseguido y este descubrimiento tendrá implicaciones importantes para la investigación fundamental y la tecnología punta.

Científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) han logrado medir un retardo de tiempo ultracorto en una emisión de electrones sin necesidad de recurrir a un reloj, un descubrimiento que tiene implicaciones importantes para la investigación fundamental –sin fines prácticos inmediatos– y también para la tecnología punta, según explica esta institución europea, líder en ciencia y tecnología, a través de un comunicado.

Cuando la luz choca con ciertos materiales, tiene lugar una emisión de electrones. El fenómeno, conocido con el nombre de fotoemisión, fue descubierto en el año 1905 por Albert Einstein y lo hizo merecedor del premio Nobel, pero no ha sido hasta estos últimos años cuando los científicos, gracias a los avances en tecnología láser, han podido aproximarse realmente a las escalas de tiempo increíblemente cortas que tienen lugar en la fotoemisión.

En este sentido, investigadores de la EPFL acaban de descubrir un desfase ultracorto de tiempo en una fotoemisión midiendo el espín de los electrones fotoemitidos –cuando la creencia generalizada es que la emisión de electrones es instantántea– sin tener que usar impulsos láser ultracortos. La fotoemisión se ha confirmado como un fenómeno importante al crear una plataforma base para las técnicas espectroscópicas más punteras, que permite a los científicos estudiar las propiedades de los electrones en los sólidos. Una de ellas es el espín –la rotación–, una propiedad cuántica intrínseca de estas partículas elementales por la que da la impresión de que giran alrededor de su eje. El grado con el que este eje se alinea en una dirección concreta recibe el nombre de polarización del espín, y es lo que confiere a ciertos materiales, como por ejemplo el hierro, propiedades magnéticas.

El trabajo llevado a cabo por un equipo del EPFL, en el laboratorio del científico Hugo Dil, con el que han colaborado un grupo de investigadores alemanes, ha sido publicado recientemente en la revista Physical Review Letters. Y ha demostrado que, durante la fotoemisión, la polarización del espín de los electrones emitidos puede tener relación con los tiempos de demora de la fotoemisión. Pero lo más importante es que lo han hecho sin necesidad de recurrir a un reloj. Para lograrlo, los científicos han usado un tipo de espectroscopía de fotoemisión con la que han medido el espín de los electrones fotoemitidos por un cristal de cobre.

“Con el láser, puedes medir directamente el desfase de tiempo entre diferentes procesos, pero es complicado determinar el momento en que un proceso da comienzo, es decir, el tiempo cero”, explica Mauro Fanciulli, del equipo de Hugo Dil y autor principal del artículo. “Sin embargo, con nuestra experiencia, hemos medido el tiempo de una manera indirecta, y así no hemos tenido ese problema: hemos podido acceder a una de las escalas de tiempo más cortas jamás medidas. Las dos técnicas (espín y láser) son complementarias, y juntas pueden suministrar un campo de información completamente nuevo”, añade.

Hugo Dil apunta que este trabajo podría desencadenar futuras investigaciones fundamentales y también aplicadas. “Tiene que ver con la naturaleza del propio tiempo, y permitirá comprender los detalles del proceso de fotoemisión, pero también puede usarse en la espectroscopía de fotoemisión sobre materiales interesantes”, añade. Entre estos materiales se encuentran el grafeno y los superconductores de alta temperatura, en los que estos investigadores centrarán sus estudios próximamente.