Un equipo de investigadores de la Universidad de Ottawa ha realizado avances significativos en la comprensión de la ionización de átomos y moléculas, un proceso fundamental en la física que tiene implicaciones en diversos campos, incluyendo la generación de rayos X y la física de plasmas.
La investigación, titulada «Control del momento angular orbital en la ionización de átomos y moléculas en campos intensos», ha sido publicada en Nature Communications. La ionización, que se refiere a la pérdida de electrones de los átomos, es un fenómeno que se puede observar en eventos naturales como los rayos o en dispositivos tecnológicos como los televisores de plasma. Hasta ahora, se pensaba que los científicos solo podían controlar este proceso de manera limitada.
Innovaciones en el Control de la Ionización
Dirigido por el profesor Ravi Bhardwaj del Departamento de Física de la Universidad de Ottawa y el estudiante de doctorado Jean-Luc Begin, el equipo ha introducido métodos innovadores para controlar la ionización utilizando haces de luz estructurados de manera especial. Esta investigación desafía la noción tradicional de que la ionización no podía ser manipulada más allá de ciertos límites establecidos.
“Hemos demostrado que al utilizar haces de vórtice óptico—haz de luz que transportan momento angular—podemos controlar con precisión cómo un electrón es eyectado de un átomo”, explica el profesor Bhardwaj. “Este descubrimiento abre nuevas posibilidades para mejorar la tecnología en áreas como la imagenología y la aceleración de partículas”.
El trabajo se llevó a cabo durante dos años en el Complejo de Investigación Avanzada de la Universidad de Ottawa. El equipo descubrió que la mano y las propiedades de los haces de vórtice óptico afectan significativamente las tasas de ionización. Al ajustar la posición de una «región de intensidad nula» dentro del haz, lograron una ionización selectiva, introduciendo un concepto novedoso denominado dicromatismo óptico.
Esta investigación se basa en teorías fundamentales en el campo y tiene el potencial de revolucionar la forma en que los científicos abordan la ionización. No solo se trata de un avance para los libros de texto de física, sino que podría conducir a mejores técnicas de imagen médica, computadoras más rápidas y formas más eficientes de estudiar materiales. Es especialmente prometedor para la computación cuántica, donde el control de partículas individuales es crucial.
El profesor Bhardwaj concluye: “Cambiar la manera en que pensamos sobre cómo se eyectan los electrones ha sido un desafío, pero nuestra investigación demuestra que el uso de tecnologías láser avanzadas puede llevar a nuevos descubrimientos que impacten tanto en la ciencia como en la tecnología”.
Más información: Jean-Luc Bégin et al, Control del momento angular orbital en la ionización de átomos y moléculas en campos intensos, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57618-8
Proporcionado por Universidad de Ottawa
