Un equipo internacional de investigadores ha publicado en la revista Physical Review Letters lo que aseguran que es la primera imagen de los orbitales atómicos de un átomo de hidrógeno excitado, que confirman lo que predice la ecuación de Schrödinger. Lo han logrado mediante la técnica conocida como microscopía de fotoionización, que fue propuesta teóricamente hace más de 30 años y que hay quien llama microscopía cuántica.
Como se sabe, una función de onda, que es una solución de la ecuación de Schrödinger, contiene toda la información que se puede obtener de un sistema cuántico. Su cuadrado da la probabilidad de encontrar una partícula en un punto determinado del espacio en un momento dado. Pero observar la función de onda no es tarea fácil porque la propia observación la altera.
Hasta ahora se habían hecho experimentos con pulsos de láser ultracortos para tratar de observar las funciones de onda y sus nodos (regiones donde la probabilidad de encontrar el electrón es cero), pero con poco éxito.
Lo que se ha demostrado ahora es que mediante microscopía de fotoionización se puede observar directamente la estructura nodal de las funciones de onda de un átomo de hidrógeno colocado en el interior de un campo eléctrico.y excitado mediante pulsos de láser. Con ello consiguen arrancar el electrón del átomo, que se dirige al detector. Como hay muchas trayectorias que el electrón pueda seguir para alcanzar el detector, lo que este recoge es un patrón de interferencias que refleja la estructura nodal de la función de onda.
La imagen que encabeza este texto muestra cuatro medidas en las que los átomos de hidrógeno fueron excitados a estados con cero, una, dos y tres regiones nodales. Como prevé la teoría, tienen forma radial, de anillo.
Cuatro estados atómicos del hidrógeno. Los gráficos de la derecha muestran los resultados teóricos predichos por la la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo
El equipo de investigación está ahora inmerso en una nueva etapa de estos interesantes estudios tratando el átomo de helio, que tiene dos electrones.
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