Primera imagen congelada atómica de agua líquida

Pulsos de rayos X de attosegundos sincronizados (que se muestran en rosa y verde) de un láser de electrones libres de rayos X fueron usados para estudiar la respuesta energética de los electrones (oro) en agua líquida. - N. JOHNSON/PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY

   MADRID, 16 Feb. (EUROPA PRESS) -

   Científicos han aislado el movimiento energético de un electrón mientras "congelan" el movimiento del átomo mucho más grande alrededor del cual orbita en una muestra de agua líquida.

   Los hallazgos, obtenidos en un experimento similar a la fotografía stop-motion, se publican en la revista Science.

   Estos resultados suponen una nueva ventana a la estructura electrónica de las moléculas en fase líquida en una escala de tiempo previamente inalcanzable con los rayos X.

   La nueva técnica revela la respuesta electrónica inmediata cuando un objetivo es alcanzado por rayos X, un paso importante para comprender los efectos de la exposición a la radiación en objetos y personas.

   Para lograr los mismos, un grupo multiinstitucional de científicos de varios laboratorios nacionales del Departamento de Energía y universidades de Estados Unidos y Alemania combinaron experimentos y teoría para revelar en tiempo real las consecuencias cuando la radiación ionizante de una fuente de rayos X incide en la materia.

   Trabajar en las escalas de tiempo en las que ocurre la acción permitirá al equipo de investigación comprender más profundamente la química compleja inducida por la radiación, informa en un comunicado la Universidad de Washington, que participó en el estudio.

   De hecho, estos investigadores se reunieron inicialmente para desarrollar las herramientas necesarias para comprender el efecto de la exposición prolongada a la radiación ionizante sobre las sustancias químicas que se encuentran en los desechos nucleares.

   Las partículas subatómicas se mueven tan rápido que capturar sus acciones requiere una sonda capaz de medir el tiempo en attosegundos, un marco de tiempo tan pequeño que hay más attosegundos en un segundo que segundos en la historia del universo.

   La investigación actual se basa en la nueva ciencia de la física de attosegundos, reconocida con el Premio Nobel de Física 2023 .

   La técnica desarrollada en este estudio, espectroscopía de absorción transitoria de attosegundos de rayos X en líquidos, les permitió "observar" los electrones energizados por los rayos X a medida que se mueven hacia un estado excitado, todo antes de que el núcleo atómico más voluminoso tenga tiempo de moverse. Eligieron el agua líquida como caso de prueba para un experimento.

   Estos hallazgos recientemente informados resuelven un debate científico de larga data sobre si las señales de rayos X observadas en experimentos anteriores son el resultado de diferentes formas estructurales, o "motivos", de la dinámica del átomo de agua o de hidrógeno.

   Estos experimentos demuestran de manera concluyente que esas señales no son evidencia de dos motivos estructurales en el agua líquida ambiental.