Una 'carrera de electrones' sitúa de nuevo al DIPC en la vanguardia científica

La investigación científica vuelve a estar de enhorabuena en Gipuzkoa, que se sitúa de nuevo en un lugar destacado de la Champions League de la física. Investigadores del Donostia International Physics Center (DIPC) y de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) han desentrañado el misterio de por qué los electrones más rápidos llegan los últimos cuando se les hace salir de un material. El trabajo que les ha llevado cinco años de estudio se publica hoy en la prestigiosa revista Science.

Como un doctor Livingstone pero en el laboratorio, los investigadores del DIPC y de la UPV han logrado explorar las entrañas de uno de los medidores de tiempo más pequeños a los que ha tenido nunca acceso el ser humano: los attosegundos. Un intervalo de tiempo de una trillonésima parte de un segundo. El director del DIPC y miembro de la investigación, Ricardo Díez Muiño, lo explica de manera clara y concisa para que los profanos en la materia entiendan hasta dónde han llegado. «Un attosegundo es a un segundo lo que un segundo es a la edad del universo». Nada más y nada menos.

Hace cinco años, el ruso Andrey K. Kazansky, que llegó a Euskadi a través del programa Ikerbasque, recibió un encargo desde la Universidad de Bielefeld (Alemania). «Cálculos imposibles que creía que no podría solucionar», explica con timidez el físico. Los investigadores alemanes cuentan con instalaciones sofisticadas capaces de hacer mediciones en un attosegundo. En este «reino» del tiempo, las 'carreras de electrones' transcurren en intervalos de trillonésimas de segundo. El grupo de Walter Pfeiffer y Ulrich Heinzmann utiliza en su laboratorio de Bielefeld sofisticados pulsos de luz láser que, «combinados de forma ingeniosa», sirven para medir el tiempo que tarda un electrón en salir de un material después de haber sido excitado gracias al efecto fotoeléctrico. Pero además han podido diferenciar entre electrones provenientes de distintos átomos y estados cuánticos, como si se tratasen de calles diferentes en una carrera de velocidad. Pero se encontraron con una situación cuanto menos sorprendente. Los más rápidos llegaban los últimos a destino.

Averiguar por qué los átomos más rápidos eran los últimos en alcanzar la meta en ese attosegundo ha sido el encargo que han tenido que realizar desde el DIPC. Su trabajo ha sido básicamente teórico. La explicación de este «inesperado comportamiento» se ha solucionado gracias a los complejos cálculos numéricos realizados por el equipo de investigadores de San Sebastián y que han estado liderados por Pedro Miguel Etxenike, presidente del DIPC y catedrático de la UPV/EHU, y Andrey Kazansky. Estos cálculos han mostrado que, en el momento de empezar su 'carrera', cada uno de estos electrones tenía que superar una barrera de energía, «específica para cada estado cuántico», «para cada 'calle'» de la pista, según el símil atlético utilizado por el irundarra Díez Muiño. Y curiosamente eran los electrones más rápidos los que se habían encontrado con barreras de energía más altas. Estos electrones son incapaces de superar estas barreras a la primera, con lo que permanecían un cierto tiempo confinados en la salida. «Como si Usain Bolt se quedara bailando antes de emprender la final de los cien metros lisos», compara el propio Díez Muiño.

Aunque se trata de una investigación «muy fundamental», el descubrimiento puede ser una pieza imprescindible para que los dispositivos electrónicos consigan trabajar a más velocidad. «La idea es ir más allá de lo que tenemos ahora y este puede ser un primer paso», explica el director del DIPC. Los avances en este campo de la física «son indispensables para lograr ser más veloces, porque las personas que están trabajando en este campo seguro que necesitarán del trabajo que estamos realizando para lograrlo». Eso sí, Díez Muiño deja claro que esa no es su labor, ya que lo que han tenido que realizar hasta ahora ha sido «entender» lo que ocurre en ese ínfimo attosegundo.

El artículo que hoy publica Science sitúa de nuevo al DIPC y a la UPV en la vanguardia de la investigación científica. Solo ha pasado un mes desde que Nature publicara en su portada otro artículo sobre una investigación de materiales topológicos realizada en San Sebastián. «Pone en valor el gran nivel que ha alcanzado la física en nuestros centros», explica con orgullo Etxenike. Para el presidente del DIPC supone una «satisfacción», ya que junto a un grupo de investigadores de Munich también consiguió hace diez años publicar un trabajo en Nature sobre los attosegundos. Ahora han seguido los primeros pasos que dio el científico navarro. También se muestra orgulloso de que un profesor de Ikerbasque haya sido «clave» en el descubrimiento.

«No todos los trabajos muy buenos se publican, pero todos los que se publican son la vanguardia de la ciencia». Kazansky explica de esta manera la magnitud de lo que han logrado. Además, para el científico ruso esta publicación vuelve a poner de relieve que «en San Sebastián se está haciendo ciencia de muy alto nivel, es como jugar en la Champions», sentencia.