Imagen: Universidad de Stanford

¬ŅQu√© pasar√≠a si logr√°ramos arrancar todos los electrones de un √°tomo? Un equipo de f√≠sicos del Departamento de Energ√≠a de Estados Unidos ha bombardeado un √°tomo de yodo con el l√°ser de Rayos-X m√°s potente del mundo. El resultado es algo nunca visto: un agujero negro molecular.

Los √°tomos de toda la materia que conocemos tienen asociados un n√ļmero concreto de protones y electrones que son los que determinan su peso at√≥mico. La ionizaci√≥n es un proceso por el, aplicando alg√ļn tipo de energ√≠a ionizante se logra que los √°tomos experimenten una carga el√©ctrica derivada de la transferencia de electrones. Lo que los cient√≠ficos del SLAC Nacional Accelerator Laboratoy (Universidad de Stanford) han hecho es aplicar una fuente de energ√≠a ionizante tan brutal, que ha eliminado por completo los electrones asociados a un √°tomo.

Esa fuente de energ√≠a ionizante no es otra que el Coherent X-ray Imaging instrument (CXI), el l√°ser de rayos-X m√°s potente del mundo. Seg√ļn los propios investigadores, sus pulsos de rayos-x son tan intensos que equivalen a cientos de veces la luz del Sol que llega a la Tierra concentrada en una superficie no mayor que una u√Īa.

Ilustración artística que muestra como el átomo de yodo comienza a devorar todos los electrones a su alrededor tras ser bombardeado con un pulso de rayos-X de alta potencia. Imagen: Universidad de Stanford.

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En este caso, el experimento consist√≠a en enfocar a√ļn m√°s ese haz mediante espejos hasta lograr concentrarlo en un √°rea de solo 100 nan√≥metros de di√°metro (miles de veces m√°s peque√Īo que el di√°metro de un cabello humano). Sobre esa superficie colocaron primero un √ļnico √°tomo de xenon, con 54 electrones, y despu√©s una mol√©cula de carbono y yodo (el yodo tiene 53 electrones).

La primera prueba arroj√≥ un resultado interesante. El haz elimin√≥ los electrones de las capas interiores del √°tomo, dej√°ndolo ‚Äúhueco‚ÄĚ. Lo que sucedi√≥ a continuaci√≥n es que el √°tomo de xenon comenz√≥ a atraer los electrones de las capas exteriores.

Las cosas se pusieron realmente interesante en el segundo experimento. El pulso de rayos X eliminó todos los 54 electrones dela molécula de yodo, carbono e hidrógeno. En menos de 30 femtosegundos, el átomo de yodo comenzó a devorar los electrones de los demás átomos que conformaban la molécula de manera similar a como lo haría un agujero negro hasta que esta explotó.

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El fenómeno se repitió en una molécula más grande con idénticos resultados. Los investigadores no están seguros de qué hubiera pasado si el agujero negro molecular hubiera tenido más átomos a los que despojar de electrones, porque el proceso no parecía detenerse. Por lo pronto, el experimento ya ha batido el récord de ionización mediante radiación electromagnética.

La prueba ha arrojado más preguntas que respuestas, pero sus datos son de especial interés para la medicina, porque permitirían desarrollar nuevas técnicas de imagen para el estudio de moléculas biológicas y la fabricación de nuevos fármacos. También servirá para avanzar en el estudio de la física de partículas en condiciones extremas, y permitirá afinar el propio láser para crear una segunda versión mejorada. Este nuevo dispositivo disparará pulsos a un ritmo de hasta un millón por segundo en lugar de los actuales 120. [Universidad de Stanford vía Science Alert]