Imagina poder observar cómo un electrón salta de un átomo a otro, cómo un enlace químico se rompe o se forma, o cómo la luz interactúa con la materia… todo en tiempo real. Pero no hablamos de segundos, ni siquiera de milésimas: hablamos de attosegundos, intervalos de tiempo impensablemente breves. Un attosegundo es la cuatrillonésima parte de un segundo:
0,000000000000000001 s.
En ese instante fugaz, la luz —que recorre 300 000 km por segundo— apenas avanza el ancho de un átomo. Este es el dominio de los científicos más veloces del mundo, físicos y químicos que, con láseres ultrarrápidos y tecnologías avanzadísimas, están filmando la danza oculta de los electrones en moléculas, átomos y reacciones químicas.
Ciencia a velocidad vertiginosa
Hasta hace poco, la frontera de lo ultrarrápido estaba en los femtosegundos, una escala por la que incluso se otorgó un Premio Nobel de Química. Hoy, hemos entrado en la era del attosegundo, donde las observaciones ocurren en escalas de tiempo tan pequeñas que incluso un nanosegundo (mil millones de veces más largo) se vuelve eterno en comparación.
Estos estudios permiten ver, literalmente, cómo la energía se redistribuye entre luz y materia, cómo un fotón excita un electrón, o cómo una molécula cambia de forma. Es como ver una reacción química en cámara lenta, solo que la cámara capta una imagen cada attosegundo.
Laboratorios como cámaras del tiempo
Los laboratorios donde ocurre esta magia parecen salidos de la ciencia ficción: mesas de trabajo que suprimen vibraciones, lentes alineadas con precisión nanométrica, y cámaras de vacío que parecen relojes mecánicos de otro universo. Allí, investigadores como Stephen Leone y Daniel Keefer disparan láseres de alta precisión sobre átomos de krypton, moléculas de metano o incluso ADN para ver cómo se comportan sus electrones.
Uno de los descubrimientos más asombrosos es cómo el ADN y el ARN disipan rápidamente la energía dañina de la luz ultravioleta. Gracias a estos estudios, sabemos que las moléculas genéticas «ventilan» la energía de forma casi instantánea, evitando que cause daños que podrían romper nuestros genes.
Tecnología que roza lo imposible
Para generar pulsos de luz tan breves, los científicos utilizan un proceso llamado generación de armónicos altos, que les permite convertir un láser infrarrojo en un haz de luz ultravioleta o rayos X de altísima energía y duración attosegundo. Esta técnica ganó parte del Premio Nobel de Física en 2023 y ha abierto la puerta a experimentos antes impensables.
Y lo mejor: esto no se queda solo en química básica. Algunos, como Jun Ye, ya están usando esta ciencia ultrarrápida para intentar detectar materia oscura, esa misteriosa sustancia que compone la mayor parte del universo y que jamás hemos visto directamente.
Ye trabaja en una nueva generación de relojes basados no en electrones, sino en oscilaciones nucleares, lo que podría permitir ver interacciones sutiles entre la materia común y la materia oscura. Todo esto gracias a la precisión atómica de los estudios attosegundo.
El futuro se mide en attosegundos
Lo más fascinante es que esto apenas comienza. Algunos científicos sueñan con ir incluso más allá, hacia los zeptosegundos o incluso con usar estos pulsos para acceder al vacío cuántico, un nivel de realidad donde partículas y antipartículas virtuales aparecen y desaparecen constantemente. En teoría, con suficiente energía concentrada en un pulso ultracorto, podríamos «rasgar» el vacío y observar esas partículas fugaces antes de que se aniquilen.
Lo que comenzó como una curiosidad física está revelando secretos fundamentales de la vida, la materia y el universo. Todo gracias a quienes decidieron que un attosegundo vale la pena ser observado.
