Moléculas con enlaces químicos basados en el efecto de túnel cuántico

Se podría decir que los átomos de helio son entes solitarios. Solo si son enfriados hasta temperaturas extremadamente bajas son capaces de formar una molécula, aunque débilmente cohesionada. Al hacerlo, en su caso pueden mantener una distancia muy grande entre ellos, gracias al efecto túnel de la mecánica cuántica. Tal como unos físicos atómicos en Alemania han logrado ahora confirmar, más del 75 por ciento del tiempo se mantienen tan apartados unos de otros que su enlace químico solo puede explicarse por el citado efecto túnel.

 

La energía de enlace en la molécula de helio supone solo una milmillonésima parte de la que poseen, más o menos, las moléculas cotidianas, como la formada por átomos de oxígeno o la formada por átomos de nitrógeno. Además, la molécula es tan enorme que virus pequeños y hasta algunas partículas de hollín pueden pasar a través de los átomos. Esto se debe al efecto túnel de la mecánica cuántica. Para describir este concepto podemos recurrir a considerar a los átomos como atrapados en un pozo. En condiciones normales, las paredes del pozo impiden a los átomos alejarse mucho entre sí. Sin embargo, en la mecánica cuántica, los átomos pueden abrir túneles en las paredes.

 

La nueva investigación es obra del equipo de Reinhard Dörner, del Instituto de Física Nuclear en la Universidad Johann Wolfgang Goethe de Fráncfort, Alemania. Dörner y sus colegas produjeron esta molécula de helio en el laboratorio y la estudiaron. Los investigadores consiguieron determinar la fortaleza del enlace con un nivel de precisión no alcanzado previamente y midieron la distancia entre los dos átomos de la molécula.

 

 

Instalación experimental: las moléculas de helio son producidas en un chorro de gas a una temperatura extremadamente baja y separadas del resto de dicho chorro en una red de difracción. El destello de rayos X (en rojo) del láser FLASH (Hamburgo) ioniza los átomos de helio de la molécula de manera que se separan con gran fuerza. Los iones son entonces cartografiados sobre un detector con buena resolución espacial, simbolizado con la tira de película. (Imagen: AG Dörner)

 

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