Un equipo de científicos europeos ha logrado un avance significativo al observar directamente el movimiento cuántico de punto cero en una molécula compleja justo antes de su fragmentación por un potente haz de rayos X.
El movimiento de punto cero, las vibraciones cuánticas mínimas de un sistema, ha sido un concepto teórico difícil de observar directamente, especialmente en moléculas complejas. Los investigadores utilizaron la molécula 2-yodopiridina, bombardeándola con pulsos de rayos X ultracortos e intensos en el European XFEL cerca de Hamburgo. La energía administrada despojó a la molécula de electrones, cargándola fuertemente y provocando una repulsión inmediata entre sus partes, lo que llevó a su desintegración.
Al analizar la trayectoria y orientación de los fragmentos resultantes, los científicos pudieron reconstruir la forma y el movimiento interno de la molécula en el momento de su ruptura. Para capturar este evento con gran detalle, emplearon el sistema COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy), capaz de rastrear múltiples partículas cargadas simultáneamente con una precisión temporal de femtosegundos. Esta tecnología permitió crear una imagen tridimensional completa de la estructura molecular, revelando sutiles distorsiones indicativas de un movimiento coordinado y no aleatorio.
El movimiento observado se caracterizó por la mecánica cuántica, un fenómeno conocido como movimiento cuántico coherente. Esta vibración no es aleatoria, sino una coordinación interna dictada por las leyes cuánticas. "Este temblor no es caos, sino un ballet orquestado a escala atómica", explicó Markus Ilchen, autor principal del estudio y ahora profesor en la Universidad de Hamburgo desde 2023. Los hallazgos fueron corroborados por simulaciones informáticas que incorporaron efectos cuánticos.
Este experimento marca un hito en la imagen molecular, permitiendo por primera vez observar el comportamiento cuántico de una molécula compleja en tiempo real. Abre posibilidades para una mejor comprensión del comportamiento fundamental de la materia a escalas atómicas y cuánticas, crucial para la química, la física y la modelización de interacciones moleculares. La observación directa de estas vibraciones cuánticas ofrece una ventana sin precedentes a los mecanismos que rigen la estabilidad y reactividad molecular, con potencial para el desarrollo de materiales innovadores y la comprensión de procesos químicos naturales.
"La mecánica cuántica está en el corazón de la materia y la vida", señaló Stefan Pabst, investigador involucrado en la modelización. "Ver sus efectos tan claramente no solo es fascinante, sino esencial para avanzar en la ciencia y las tecnologías futuras". La investigación, publicada en la revista *Science*, demuestra el poder de las tecnologías modernas para revelar fenómenos previamente teóricos y sugiere un futuro donde el control del comportamiento cuántico molecular podría revolucionar la ciencia de materiales, la farmacología y la computación cuántica.