Recientemente, el profesor Dong Eon Kim del Departamento de Física de Postech y la Iniciativa Max Planck Corea-Postech y su equipo de investigación han logrado desentrañar por primera vez el misterio del proceso de ‘túneles de electrones’, un concepto central en la mecánica cuántica, y lo confirmó a través de experimentos. Este estudio fue publicado en el International Journal Cartas de revisión física y está atrayendo la atención como clave para desbloquear el misterio de larga data de ‘Electron Tunneling’, que ha permanecido sin resolver durante más de 100 años.
Si bien la idea de teletransportarse a través de las paredes puede sonar como algo fuera de una película, tales fenómenos ocurren en el mundo atómico. Este fenómeno, llamado ‘túnel cuántico’, involucra electrones que pasan a través de barreras de energía (paredes) que aparentemente no pueden superar con su energía, como si cavar un túnel a través de ellas.
Este fenómeno es el principio por el cual los semiconductores, es decir, los componentes centrales de los teléfonos inteligentes y las computadoras, operan, y también es esencial para la fusión nuclear, el proceso que produce luz y energía al sol. Sin embargo, hasta ahora, mientras existía algún entendimiento sobre lo que sucede antes y después de que un electrón pasa a través de un túnel, el comportamiento exacto del electrón a medida que atraviesa la barrera no estaba claro. Conocemos la entrada y salida del túnel, pero lo que sucede en el interior ha seguido siendo un misterio.
El equipo del profesor Kim Dong Eon, junto con el equipo del profesor Ch Keitel en el Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania, realizó un experimento con pulsos láser intensos para inducir túneles de electrones en átomos. Los resultados revelaron un fenómeno sorprendente: los electrones no simplemente pasan a través de la barrera, sino que chocan nuevamente con el núcleo atómico dentro del túnel. El equipo de investigación nombró a este proceso ‘recuerdo debajo de la barrera’ (UBR). Hasta ahora, se creía que los electrones solo podían interactuar con el núcleo después de salir del túnel, pero este estudio confirmó por primera vez que tal interacción puede ocurrir dentro del túnel.
Aún más intrigante, durante este proceso, los electrones ganan energía dentro de la barrera y chocan nuevamente con el núcleo, fortaleciendo así lo que se conoce como ‘resonancia libre’. Esta ionización fue significativamente mayor que la observada en procesos de ionización previamente conocidos y apenas se vio afectada por los cambios en la intensidad del láser. Este es un descubrimiento completamente nuevo que no podría predecirse por las teorías existentes.
Esta investigación es significativa, ya que es la primera en el mundo en dilucidar la dinámica de los electrones durante el túnel. Se espera que proporcione una base científica importante para un control más preciso del comportamiento de los electrones y una mayor eficiencia en tecnologías avanzadas como semiconductores, computadoras cuánticas y láseres ultrarrápidos que dependen de la túnel.
El profesor Kim Dong Eon declaró: «A través de este estudio, pudimos encontrar pistas sobre cómo se comportan los electrones cuando pasan a través de la pared atómica» y agregó: «Ahora, finalmente podemos entender el túnel más profundamente y controlarlo como deseamos».
Mientras tanto, esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Investigación de Corea y el Proyecto de Desarrollo de Capacidad del Instituto de Avance de la Tecnología de Corea.
