El principio de la holografía fue descubierto en 1947 por el científico húngaro Dennos Gabor en relación con los intentos de mejorar la resolución de los microscopios electrónicos. La realización experimental del concepto de la holografía tuvo que esperar hasta mediados de los años 60. Los hologramas se hicieron a continuación utilizando las fuentes de luz láser recientemente descubiertas en vez de con electrones. Los físicos del Instituto Max Born de Berlin, han vuelto a utilizar los electrones en la holografía. Un elemento especial en su realización es que, los electrones que forman la imagen del objeto proceden del mismo objeto utilizando un láser potente.
Imagen experimental del mapa de velocidades de la ionización de los átomos metaestables de Xenon, mediante luz láser de siete micrómetros del FELICE. La imagen muestra la distribución de la velocidad de los electrones ionizados longitudinalmente (eje horizontal) y perpendicularmente al eje de polarización (eje vertical). Imagen cortesía de Forschungsverbund Berlin eV (FVB)
Un artículo al respecto será publicado esta semana en la revista Science.
La holografía tal y como la encontramos en nuestra vida diaria, utiliza luz coherente, es decir, una fuente de luz en donde todas las ondas luminosas marchan al mismo paso. Estas ondas de luz se dividen en dos partes, una onda de referencia y una onda del objeto. La onda de referencia incide directamente sobre un detector bidimensional, por ejemplo una placa fotográfica. La onda del objeto interacciona con la anterior y es dispersada por éste hacia el exterior, donde es detectada. La superposición de ambas ondas sobre el detector, genera patrones de interferencia donde queda codificada la forma del objeto.
Lo que Gabor no pudo hacer, fue construir una fuente coherente de electrones común en experimentos con intensos campos de láseres. Con los campos intensos de láseres ultracortos, los electrones coherentes se pueden extraer fácilmente de átomos y moléculas. Estos electrones constituyen la base para los nuevos experimentos holográficos, que ha sido realizado empleando átomos de Xenon. Vrakking describe lo que sucede: En nuestro experimento, el campo intenso de láser arranca los electrones de los átomos de Xenon y los acelera antes de que giren a su alrededor. Es como si de dispusiera de una catapulta y se disparara un electrón al ión que deja atrás. El láser crea la fuente ideal de electrones para un experimento holográfico.
Algunos de los electrones se recombinan con el ión y generan luz en el Ultravioleta Extremo (XUV) y como consecuencia se producen impulsos de attosegundos (10-18 segundos), que constituyen la base para el nuevo programa de la ciencia de attosegundos que se está desarrollando en el MBI. La mayor parte de los electrones rebasan los iones y generan la onda de referencia en el experimento holográfico. Sin embargo, otros electrones se dispersan del ión y generan la onda del objeto. En un detector bidimensional los científicos pueden observar las bandas de interferencia holográfica causadas por la interacción de la onda del objeto con el potencial de Coulomb del ión.
Con el fin de tener éxito en la realización de los experimentos, incluyendo la holografía, se deben cumplir determinadas condiciones, así, la fuente de electrones debe de estar lo más lejos posible de la de iones, asegurándose de que la onda de referencia esté minimamente influida por estos. El experimento fue llevado a cabo en Los Países Bajos empleándose el láser de electrones FELICE exento de infrarrojos medios, en colaboración entre otros con los Institutos FOM, AMOLF y Rijnhuizen. En el FELICE, los átomos de Xenon fueron ionizados utilizando luz láser de una longitud de onda de 7 mm, creando las condiciones ideales para la observación del holograma.
El proceso de ionización produce electrones a intervalos de tiempo de pocos femtosegundos (10-15 s). Los cálculos teóricos realizados por Olga Smirnova al frente del MBI Junior Group, reflejan que el tiempo del proceso de ionización se encuentra codificado en los hologramas, así como los posibles cambios en el ión, entre el tiempo en que tiene lugar la ionización y el tiempo en que la onda del objeto interactúa con el mismo. Esto representa una gran promesa para la nueva técnica. O como dice Vrakking: Hasta ahora, hemos demostrado que los hologramas se pueden producir en experimentos con láseres intensos. En el futuro tenemos que aprender como extraer toda la información que está contenida en los hologramas. Esto puede conducir a nuevos métodos de estudio de la dinámica de electrones a escala de tiempos de attosegundos, así como nuevos métodos para estudiar cambios estructurales en las moléculas que dependen del tiempo.
Fuente: Science Daily