Premio Nobel de Física de 2023 para los exploradores del mundo de los electrones en trillonésimas de segundo

La Real Academia de las Ciencias de Suecia ha concedido este martes el Premio Nobel de Física de 2023 a los físicos franceses Anne L’Huillier y Pierre Agostini y al húngaro Ferenc Krausz, responsables de nuevas herramientas para explorar el mundo de los electrones dentro de los átomos. El jurado ha destacado que los tres premiados son responsables de una nueva manera de crear pulsos de luz extremadamente cortos, que se pueden utilizar para medir o fotografiar los fugaces procesos en los que los electrones se mueven o cambian de energías. Son eventos que ocurren en attosegundos, trillonésimas partes de un segundo: la escala de tiempo más breve captada por el ser humano. Anne L’Huillier, profesora de la Universidad de Lund (Suecia), es la quinta mujer que gana el Nobel de Física desde 1901. El galardón está dotado con 11 millones de coronas suecas, unos 950.000 euros.

L’Huillier, nacida hace 65 años en París, descubrió en 1987 que aparecían diferentes matices luminosos cuando transmitía luz láser infrarroja a través de un gas noble, un fenómeno vinculado a la interacción del láser con los átomos del gas, según ha subrayado la Academia sueca en un comunicado. El láser proporciona energía extra a los electrones y es emitida como luz. L’Huillier detalló este proceso, abriendo la puerta a los siguientes avances.

Pierre Agostini, profesor de la Universidad del Estado de Ohio (EE UU), logró producir en 2001 una serie de pulsos de luz consecutivos que apenas duraban 250 attosegundos. En paralelo, Ferenc Krausz, nacido hace 61 años en la localidad húngara de Mór y actual director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (en Garching, Alemania), consiguió un pulso de luz de 650 attosegundos. “Las contribuciones de los galardonados han permitido investigar procesos que son tan rápidos que antes eran imposibles de seguir”, ha celebrado la Academia en su comunicado.

El físico y químico Fernando Martín, catedrático de la Universidad Autónoma de Madrid, colaboró con Anne L’Huillier en 2010 para visualizar por primera vez cómo se mueven los electrones en una molécula. “Un attosegundo es la millonésima de la millonésima de la millonésima de un segundo. Son 0,000000000000000001 segundos. Si la Tierra tarda un año en dar la vuelta al Sol, un electrón tarda 150 attosegundos en dar la vuelta al núcleo de un átomo de hidrógeno. Si quieres hacer una película sobre el movimiento del electrón, necesitas un tiempo de exposición de attosegundos o te saldrá movida. Con estos láseres se puede hacer esas fotos y ver el movimiento de los electrones en tiempo real”, explica Martín, también director científico del Instituto IMDEA Nanociencia, en Madrid.

Martín cuenta que en agosto acudió a la localidad sueca de Bastad, a petición de la Real Academia de las Ciencias de Suecia, para explicar a los académicos las aplicaciones de estas herramientas. “Yo ya sabía que le iban a dar el Nobel. Es un placer”, celebra. El investigador español destaca que estos pulsos permiten además modificar el movimiento de los electrones y, por lo tanto, las propiedades de un material. El equipo de Martín ha recibido una ayuda de casi 12 millones de euros del Consejo Europeo de Investigación para intentar mejorar la eficiencia de conversión de la energía solar en las células fotovoltaicas, mediante los pulsos de attosegundos. Dos de los ahora galardonados con el Nobel, Anne L’Huillier y Ferenc Krausz, ganaron el Premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA el pasado febrero, tras ser nominados por el propio Martín. El Fronteras ya ha sido la antesala del Nobel para 25 científicos.

La química Alicia Palacios, presidenta de la División de Física Atómica y Molecular de la Sociedad Europea de Física, advierte de que se trata de “una tecnología experimental joven, que aún tiene por demostrar”. La investigadora es cautelosa. “¿Puede esta tecnología acceder, modificar o incluso crear nuevas formas de alterar la materia? ¿Se harán realidad los sueños de la attoquímica o la attobiología, modificando en tiempo real el latido electrónico de los enlaces químicos para alterar las propiedades químicas o para gobernar procesos biológicos hacia mecanismos antes inaccesibles?”, se pregunta Palacios, una profesora de la Universidad Autónoma de Madrid que también colabora con la nobel Anne L’Huillier. “Esperemos que este galardón imprima mayor impulso, si cabe, a la exploración de estas prometedoras aplicaciones”, señala.

La física sueca Eva Olsson, presidenta del Comité del Nobel de Física, ha aplaudido este martes a los premiados. “Ahora podemos abrir la puerta del mundo de los electrones. La física de attosegundos nos brinda la oportunidad de comprender los mecanismos que se rigen por los electrones. El siguiente paso será utilizarlos”, ha declarado. La Academia sueca ha destacado potenciales aplicaciones en diferentes áreas, como la electrónica, en la que es esencial controlar el comportamiento de los electrones. Los pulsos de attosegundos también se pueden emplear para identificar diferentes moléculas, por ejemplo, en el diagnóstico médico.

El Nobel de Física se ha entregado desde 1901 a 219 hombres y cinco mujeres: además de la francesa Anne L’Huillier, la polaca Marie Curie (1903), por estudiar la radiación; la alemana Maria Goeppert Mayer (1963), por describir el núcleo de los átomos; la canadiense Donna Strickland (2018), por una nueva técnica para generar pulsos ultracortos de láser de alta intensidad; y la estadounidense Andrea Ghez (2020), por descubrir un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia.

La revista Physics World, editada por el Instituto de Física del Reino Unido, había colocado hace unos días a dos españoles entre los favoritos al Nobel: Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania y pionero de la computación cuántica; y Pablo Jarillo Herrero, un profesor del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE UU) que ya ganó en 2020 el prestigioso Premio Wolf tras descubrir la superconductividad en el grafeno de dos capas retorcido, un material que promete una revolución energética.

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