El attosegundo, donde se decide cómo existe la materia

Durante toda nuestra vida se ha asumido que el tiempo se mueve en segundos, minutos, horas. Incluso cuando hablamos de velocidad, lo hacemos dentro de márgenes que el cerebro puede imaginar. Pero la naturaleza no funciona así. En el interior de los átomos, en el territorio donde se decide cómo se forma la materia, todo ocurre en una escala brutalmente más rápida. Tan rápida que durante décadas fue, literalmente, invisible para la ciencia.

Ese territorio se llama attosegundo. Es la trillonésima parte de un segundo. 0,000000000000000001. El tiempo que tarda la luz en cruzar un átomo. La escala natural en la que se mueven los electrones. Y, desde hace muy poco, un lugar al que por fin estamos empezando a mirar de verdad. 

El mundo donde se fabrica la realidad

Los electrones no son un detalle menor. Son el corazón de todo. Determinan cómo se forman las moléculas, cómo circula la electricidad, cómo reaccionan los materiales, cómo funciona la química, cómo se transfiere la energía en una célula. Pero se mueven tan rápido que hasta hace unos años solo podíamos describir su comportamiento con ecuaciones, no con observación directa.

Eso cambió cuando la física aprendió a generar pulsos de luz ultrarrápidos, lo suficientemente breves como para "congelar" ese movimiento. En 2023, el Nobel de Física reconoció precisamente ese avance. Y ahora, en España, esa frontera se está empujando todavía más.

Allan Johnson y la obsesión por lo invisible

Allan Johnson nació en Canadá, se formó entre Física y Matemáticas, pasó por Londres y terminó en España por amor. Literalmente. Amor a su pareja y al país. Hoy investiga en el IMDEA Nanociencia y acaba de ser premiado por sus trabajos en uno de los campos más extremos de la física experimental: la generación de pulsos de attosegundos mediante láseres de potencia brutal.

Lo que hace su equipo no es poético. Sino que es casi violento. Utilizan láseres tan intensos que, en el punto focal, se alcanzan temperaturas superiores a las de la superficie del Sol. Ese impacto crea un plasma que arranca electrones de los átomos. La materia se rompe. Y en ese proceso, se emite un destello de rayos X ultrarrápido. Un pulso de attosegundos.

Ese pulso no es el fin. Es la herramienta. Es la linterna con la que se ilumina el micromundo.

Por qué importa mirar tan rápido

A primera vista, podría parecer un capricho académico. Pero no lo es. Entender cómo interactúan los electrones es clave para todo lo que define nuestra civilización tecnológica.

Johnson, según El País, lo explica sin rodeos: todavía hoy perdemos alrededor del 10% de la electricidad que generamos solo en transporte. Reducir esas pérdidas tiene impacto directo en cambio climático, eficiencia energética e independencia tecnológica. Y eso pasa por comprender qué ocurre a nivel electrónico dentro de los materiales.

Además, los llamados materiales cuánticos no obedecen las reglas clásicas. En ellos, los electrones no se comportan como partículas independientes, sino como sistemas correlacionados. Ahí nacen fenómenos como la superconductividad o el magnetismo exótico. Y sin attosegundos, todo eso es una caja negra.

El récord que empuja el límite

Mientras Johnson trabaja en Madrid, en Barcelona el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) acaba de marcar un hito histórico: generar un pulso de rayos X blandos de 19,2 attosegundos, el más corto jamás creado. Es más rápido incluso que el "año atómico", el tiempo que tarda un electrón en dar una vuelta alrededor del hidrógeno.

No es solo un récord. Es una puerta.

Con pulsos así se pueden observar directamente procesos que hasta ahora eran solo teoría: transferencia de energía en moléculas, dinámica electrónica en materiales, reacciones químicas en tiempo real. Es la posibilidad de ver cómo nace una reacción, no solo cómo termina.

De la física básica al futuro tecnológico

Las aplicaciones no son inmediatas, pero sí son profundas. Desde nuevos tipos de microprocesadores hasta sensores de alta precisión, pasando por tecnologías cuánticas, computación neuromórfica o incluso observación celular a resoluciones imposibles para la microscopía óptica.

Hay incluso una idea que suena a ciencia ficción: crear materiales que no existen en la naturaleza, con propiedades diseñadas a medida. Aún estamos lejos, pero la ruta empieza aquí, en entender cómo se comportan los electrones cuando nadie los ve.

El tiempo como nueva frontera

Durante algunos siglos, la humanidad exploró el espacio. Luego el interior de la materia. Ahora está explorando el tiempo. No el tiempo filosófico, sino el tiempo físico, el más pequeño posible.

El segundo ya no es la unidad básica de la realidad. En el nivel donde se decide todo —energía, química, materia, tecnología— la escala es el attosegundo. Y por primera vez en la historia, no solo lo estamos calculando. Lo estamos mirando.

Y eso, en ciencia, siempre cambia todo.