Capturan en vídeo el movimiento de un sólo electrón
Dos físicos de la Universidad Brown han presentado filmaciones de electrones separados que se mueven a través de helio líquido. Las imágenes muestran puntos de luz esparcidos por la pantalla, algunos moviéndose en línea recta, otros con trayectorias serpenteantes. "Quedamos sorprendidos cuando vimos por primera vez un electrón moviéndose por la pantalla", recuerda Humphrey Maris, profesor de física en la Universidad Brown.
27 Jul 2007, 20:13 | Fuente: SOLOCIENCIA.COM
Para hacer posible este logro, Maris y Wei Guo aprovecharon las burbujas que se forman alrededor de los electrones en el helio líquido superfrío. Empleando ondas de sonido para expandir las burbujas y una luz estroboscópica coordinada para iluminarlas, Guo pudo captar sus movimientos con una videocámara casera.
Un electrón libre repele los átomos que lo rodean, creando un espacio pequeño, o burbuja, alrededor de sí mismo. En los líquidos convencionales, la burbuja se encoge reduciéndose a nada, debido a que la tensión superficial de los líquidos actúa contra la fuerza de repulsión. El helio superfluido tiene muy poca tensión superficial, por lo que la burbuja puede hacerse mucho más grande. Las dos fuerzas opuestas alcanzan el equilibrio cuando el diámetro de la burbuja es de aproximadamente 40 ángstroms, demasiado pequeña todavía para verse.
Los investigadores utilizaron un dispositivo especial, básicamente un altavoz que produce ondas planas de sonido, no enfocadas, para batir todo el volumen de helio líquido con el sonido. Cuando cada onda daba alcance a una burbuja formada por un electrón, ésta aumentaba y disminuía de modo alternado con las variaciones de la presión a su alrededor. Bajo la presión negativa, las burbujas se expandieron a aproximadamente ocho micras, el tamaño de una pequeña mota de polvo. Una luz estroboscópica, sincronizada con el pulso de sonido, iluminó las burbujas sin calentar la cámara que las contenía.
Operando la cámara de vídeo en el "modo supernocturno", Guo y Maris pudieron grabar los aproximadamente 2.000 fotones que estiman fueron esparcidos por las burbujas expandidas, produciendo una serie de imágenes de los electrones-burbuja en cada cuadro de vídeo.
Para estar seguros de que estaban viendo las burbujas de los electrones y no sólo polvo atrapado, los investigadores aumentaron gradualmente la potencia del transductor. No detectaron ningún punto de luz con baja potencia, y luego registraron un aumento rápido en la aparición de burbujas al aplicar un voltaje particular, tal como sus cálculos habían predicho. Las partículas de polvo no exhibirían ningún umbral semejante.
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