El efecto fotoeléctrico sucede de manera no habitual para determinados elementos si se irradia con muy alta intensidad y pequeña longitud de onda.
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La Mecánica Cuántica comenzó su andadura con el cuerpo negro de Planck y con la explicación del efecto fotoeléctrico por parte de Einstein en 1905, explicación por la que recibió más tarde el premio Nobel. El mecanismo es sencillo: un fotón portador de una energía proporcional a su frecuencia incide sobre un átomo, entonces esa energía es absorbida por uno de los electrones ópticos más externos y este deja de estar ligado al átomo y lo puede abandonar. La idea principal es que esa energía se absorbe por paquetes o cuantos de energía.
Ahora científicos del Physikalisch-Technische Bundesanstalt de Hamburgo han demostrado que si los fotones son de muy alta frecuencia (o muy corta longitud de onda) y la intensidad luminosa es muy alta las cosas suceden de manera distinta. Han utilizado un láser de electrones libres para producir un haz de rayos X de 13 nm de longitud de onda y varios petavatios de potencia por centímetro cuadrado para ver su efecto sobre átomos de Xenon. Parece ser que un paquete de ondas de estas características es capaz de extraer súbitamente un número elevado de electrones internos. El efecto depende fuertemente del material bombardeado y no sólo de las características del haz de radiación empleado como se creía hasta ahora. El descubrimiento tiene importancia para futuros experimentos de física de materiales y dispositivos de rayos X.
Los científicos se encontraron con este fenómeno un poco por casualidad. En realidad estaban buscando un método para la caracterización radiométrica de láseres de rayos X. Irradiaban varios gases con un láser de electrones libres (al parecer el más potente del mundo) para ver la intensidad del efecto de ionización. Pero durante los experimentos descubrieron efectos que afectaban a los fundamentos de la Física.
En lugar de producirse el efecto fotoeléctrico habitual se producía un efecto multifotón cuando se irradiaba con pulsos de rayos X muy intensos. Eran varios electrones internos, y no un único electrón óptico externo, los que se emitían simultáneamente del átomo en cuestión. Esto se dio en el Xenón y parece ser que el efecto depende mucho del elemento utilizado de blanco.
Este resultado afecta a la Física fundamental pero además se pretende utilizar este tipo de láseres para la creación de la próxima generación de chips electrónicos, por lo que este tipo de resultados pueden ser importantes para ésta y otras instalaciones en otros sitios del mundo.
Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [1]