Created the world's shortest light pulse to explore quantum mysteries/Creado el pulso de luz más corto del mundo para explorar los misterios cuánticos
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Most people are unable to distinguish time intervals smaller than a second, but in certain applications, a second can be an eternity. This is especially true when studying the behavior of subatomic particles, such as electrons, which control everything from chemical reactions to the functioning of materials and the most basic biological processes. In these disciplines, a second lasts as long as an eon in paleontology, and it is necessary to work with much smaller fractions of a second.
El común de los mortales somos incapaces de distinguir intervalos de tiempo más pequeños que un segundo pero, en según que aplicaciones, un segundo puede ser una eternidad. Sobre todo cuando de intenta estudiar el comportamiento de las partículas subatómicas, como los electrones, que controlan desde las reacciones químicas hasta el funcionamiento de los materiales y los procesos biológicos más básicos. En estas disciplinas un segundo dura tanto tiempo como un eon en paleontología y es necesario manejar fracciones de segundo mucho más pequeñas.
Along these lines, a group of researchers from ICFO (Institute of Photonic Sciences) in Spain have managed to generate a soft X-ray pulse lasting only 19.2 attoseconds. An attosecond is an extremely brief unit of time, 10⁻¹⁸ seconds, or one billionth of a billionth of a second. This pulse is the shortest and brightest ever produced in the soft X-ray range, surpassing the "atomic unit time" of 24.2 attoseconds, which is the time it takes an electron to orbit a hydrogen atom once.
En esta línea, un grupo de investigadores del ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas) en España, han conseguido generar un pulso de rayos X suaves de solo 19.2 attosegundos de duración. Un attosegundo es una unidad de tiempo extremadamente breve, 10E-18 segundos, es decir, una milmillonésima de una milmillonésima de un segundo. Este pulso es el más corto y brillante en el rango de rayos X suaves jamás producido, superando el "tiempo unitario atómico" de 24.2 attosegundos, que es el tiempo que tarda un electrón en orbitar una vez alrededor de un átomo de hidrógeno.
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This pulse is generated through a process called high-harmonic generation (HHG). Essentially, an ultrashort infrared laser interacts with a jet of neon gas in a controlled vacuum environment. During this interaction, electrons in the gas are accelerated and recombine with atoms, emitting light in the form of high harmonics, which are converted into isolated, soft X-ray pulses lasting attoseconds. The duration is verified using a novel pulse recovery technique based on streaking (a measurement method that temporarily stretches the pulse for analysis).
Este pulso se genera mediante un proceso llamado generación de armónicos altos (high-harmonic generation, o HHG. Básicamente, se utiliza un láser infrarrojo ultracorto que interactúa con un chorro de gas neón en un entorno de vacío controlado. Durante esta interacción, los electrones del gas son acelerados y recombinados con los átomos, emitiendo luz en forma de armónicos altos, que se convierten en pulsos de rayos X suaves aislados en attosegundos. La duración se verifica con una nueva técnica de recuperación de pulso basada en trazas de "streaking" (una forma de medición que estira el pulso temporalmente para analizarlo).
This acts as an ultrafast "camera" that captures electronic dynamics in real time, allowing observation of how electrons rearrange themselves around atoms during quantum processes. This pulse is primarily used to explore quantum mysteries by observing electron dynamics on timescales never before accessible. It allows real-time capture of processes such as chemical reactions, phase transitions in materials, and electron interactions with crystal lattices.
Esto actúa como una "cámara" ultrarrápida que captura dinámicas electrónicas en tiempo real, permitiendo observar cómo los electrones se reorganizan alrededor de los átomos durante procesos cuánticos. Este pulso sirve principalmente para explorar misterios cuánticos al observar dinámicas de electrones en escalas temporales nunca antes accesibles. Permite capturar en tiempo real procesos como reacciones químicas, transiciones de fase en materiales o interacciones de electrones con redes cristalinas
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In essence, it "snapshots" how electrons determine properties of matter, such as electrical conductivity, energy transfer in biological molecules, and the functioning of quantum technologies. Its applications extend beyond quantum physics: in chemistry for studying catalysis, in biology for molecular processes, and in emerging quantum devices. This advance opens doors to discoveries in fields such as solar energy, quantum computing, and a fundamental understanding of matter at the subatomic level, limited only by scientific imagination.
En esencia, "fotografía" cómo los electrones determinan propiedades de la materia, como la conductividad eléctrica, la transferencia de energía en moléculas biológicas o el funcionamiento de tecnologías cuánticas. Sus aplicaciones van más allá de la física cuántica: en química para estudiar catálisis, en biología para procesos moleculares y en dispositivos cuánticos emergentes. Este avance abre puertas a descubrimientos en campos como la energía solar, la computación cuántica y la comprensión fundamental de la materia a nivel subatómico, limitados solo por la imaginación científica.
Right now, it's primarily a crucial first step in the laboratory, but the same technology is already being used in ultrafast material and molecular analysis applications. It's not yet something that can be integrated into commercial devices, but it is beginning to guide the design of materials for energy, electronics, and quantum technologies. Today, it's mainly an extremely advanced scientific tool; its practical utility will materialize gradually through improved materials and technologies, not as a ready-made product that can be purchased or installed.
Ahora mismo es sobre todo un primer paso fundamental de laboratorio, pero la misma tecnología ya se usa en aplicaciones de análisis ultrarrápido de materiales y moléculas. No es algo que se pueda integrar aún en dispositivos comerciales, pero sí está empezando a guiar el diseño de materiales para energía, electrónica y tecnologías cuánticas. Hoy es sobre todo una herramienta científica extremadamente avanzada; su utilidad práctica se materializará de forma gradual a través de mejores materiales y tecnologías, no como un producto directo que se pueda comprar o instalar.
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https://phys.org/news/2025-12-shortest-pulse-captures-ultrafast-electron.html
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