Un segundo puede parecer una unidad pequeña, pero para la física atómica sigue siendo una eternidad. Muchos procesos fundamentales ocurren en escalas muchísimo más breves, tanto que los científicos ya trabajan con femtosegundos, attosegundos y hasta zeptosegundos.
El récord que suele citarse como una de las mediciones temporales más cortas realizadas directamente corresponde a 247 zeptosegundos, es decir, 0,000000000000000000247 segundos.
Del segundo al zeptosegundo
Para entender esta escala hay que descender varios órdenes de magnitud.
Un milisegundo equivale a 10^-3 segundos, un microsegundo a 10^-6, un nanosegundo a 10^-9 y un femtosegundo a 10^-15. Después aparece el attosegundo, 10^-18, y finalmente el zeptosegundo, equivalente a 10^-21 segundos.
La diferencia es enorme. Un zeptosegundo guarda con un segundo una proporción similar a la que existe entre un segundo y decenas de billones de años.
A esas escalas, un reloj convencional deja de tener sentido.
Cómo se mide algo tan rápido
El experimento fue realizado por investigadores de la Universidad Goethe de Fráncfort, DESY y el Instituto Fritz Haber, y publicado en Science en 2020. Los científicos trabajaron con hidrógeno molecular, H₂, formado únicamente por dos átomos.
La muestra fue expuesta a rayos X de 800 electronvoltios procedentes del sincrotrón PETRA III, en Hamburgo. Cuando un fotón impactaba en la molécula, podía expulsar sus dos electrones.
El detalle clave es que la luz no llega simultáneamente a ambos átomos. Primero alcanza uno y después el otro, aunque la distancia entre ellos sea extremadamente pequeña.
La luz también necesita tiempo para cruzar una molécula
Como la velocidad de la luz es finita, existe un retraso diminuto entre ambos eventos.
Ese desfase genera patrones de interferencia en las ondas asociadas a los electrones expulsados. Utilizando un microscopio de reacción COLTRIMS, los investigadores registraron con enorme precisión las trayectorias y movimientos de las partículas producidas. A partir de esos datos pudieron reconstruir el retraso temporal entre los dos puntos de emisión.
El resultado máximo fue de 247 zeptosegundos, correspondiente aproximadamente al tiempo que tarda la luz en recorrer la distancia entre los dos átomos de la molécula de hidrógeno.
No es el tiempo más pequeño que existe
El resultado suele prestarse a confusión. Los investigadores no demostraron que 247 zeptosegundos sean la duración mínima posible en el universo. Tampoco descubrieron una nueva unidad elemental del tiempo. Lo que consiguieron fue medir experimentalmente un intervalo extremadamente corto asociado a un proceso físico concreto.
También hay que diferenciar este tipo de mediciones de ohttps://www.youtube.com/watch?v=bDZjtbmD7gEtros récords, como la duración de los pulsos láser más breves o la vida de determinadas partículas subatómicas.
Mucho más abajo está la escala de Planck
La física teórica permite imaginar intervalos muchísimo menores. El llamado tiempo de Planck es de aproximadamente 5,39 × 10^-44 segundos. Sin embargo, no significa necesariamente que sea “el tiempo más pequeño posible”.
Se trata más bien de una escala en la que nuestras teorías actuales de la gravedad y la mecánica cuántica dejan de encajar cómodamente entre sí. Entre los 247 zeptosegundos medidos experimentalmente y el tiempo de Planck existe todavía un abismo de unos 25 órdenes de magnitud.
El verdadero valor del experimento no está solo en alcanzar un récord. Demuestra que incluso dentro de una molécula aparentemente simple, procesos que para nosotros parecen instantáneos tienen una secuencia, un recorrido y una duración medible.
