Krausz (Mór, Hungría, 1962) y L’Huillier (París, Francia, 1958) comparten el Nobel de Física con Pierre Agostini “por los métodos experimentales que generan pulsos de luz de attosegundos para el estudio de la dinámica de los electrones en la materia”, ha destacado el jurado del Premio Nobel. Los experimentos “han dado nuevas herramientas a la humanidad para explorar el mundo de los electrones dentro de los átomos y las moléculas”.

En 2023, L’Huillier (Universidad de Lund, Suecia),  y Krausz (Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Alemania) recibieron, junto con Paul Corkum, el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas. El jurado destacó que los premiados “han mostrado cómo observar y controlar el movimiento de los electrones en los átomos, las moléculas y los sólidos con pulsos de luz ultracortos en escalas de tiempo de unos cien attosegundos. Un attosegundo es aproximadamente el tiempo que tarda la luz en atravesar un átomo y es la escala natural del movimiento electrónico en la materia. Esta escala temporal era hasta ahora inaccesible para los estudios experimentales debido a la falta de pulsos de luz con una duración lo suficientemente corta”.

Gracias a la attofísica, ahora es posible observar directamente ciertos fenómenos de la naturaleza que antes quedaban fuera de lo perceptible por la humanidad. “Estas contribuciones pioneras han abierto nuevas y apasionantes fronteras en distintos campos, como la física atómica, la fotoquímica y la ciencia de los materiales”, resaltó el acta del Premio Fronteras del Conocimiento.

Dos experimentos fundacionales

En 1987, Anne L’Huillier inauguró el campo de la attofísica cuando descubrió que los átomos emitían toda una gama de armónicos de rayos X cuando se les sometía a pulsos breves e intensos de luz láser infrarroja. Con estos armónicos, la entonces investigadora posdoctoral había alcanzado la frecuencia más alta jamás lograda al hacer interactuar pulsos de luz láser con la materia.

Pocos años más tarde, Krausz, en colaboración con Corkum, quiso aprovechar este descubrimiento para tratar de crear los pulsos de luz más cortos jamás creados. Las ondas de L’Huillier oscilaban a frecuencias tan altas que emitían pulsos de luz de unos cuantos attosegundos de duración, por eso eran las candidatas ideales para la tarea.

La aportación fundamental de Krausz consistió en aislar estos pulsos de manera que se pudieran emitir de uno en uno. El experimento en el que lo logró por primera vez, cuyos resultados se publicaron en 2001, se considera ahora como el nacimiento de la attofísica experimental. Además de abrir la puerta a observaciones detalladas del nacimiento de los electrones, validó algunas predicciones formuladas por la física teórica décadas atrás pero que hasta entonces no había sido posible verificar en el laboratorio. Una de estas predicciones es el efecto túnel, en el que un electrón es capaz de atravesar una barrera sin tener la energía suficiente para lograrlo.

El potencial científico y médico de los pulsos de attosegundos

Ahora, tanto L’Huillier como Krausz tratan de aprovechar los logros conseguidos por la física del attosegundo para comprender mejor el comportamiento de la materia e incluso para desarrollar aplicaciones biomédicas. L’Huillier se ha propuesto estudiar fenómenos como el entrelazamiento, una de las propiedades más sorprendentes de la mecánica cuántica que permite que dos partículas separadas, incluso a kilómetros de distancia, presenten un comportamiento conjunto que la física clásica es incapaz de explicar.

Por su parte, Krausz ha comenzado a explorar el potencial biomédico de los pulsos de attosegundos para analizar muestras de sangre con una sensibilidad sin precedentes. Las mediciones experimentales que ya ha obtenido podrían ser muy útiles en el futuro para diagnosticar multitud de enfermedades de manera temprana.

25 Premios Fronteras han ganado posteriormente el Nobel

Tras la concesión del Premio Nobel de Física a Ferenc Krausz y Anne L’Huillier, son ya 25 los galardonados con Premios Fronteras del Conocimiento que posteriormente han ganado un Nobel.

Diez Premios Fronteras han ganado posteriormente el Nobel de Economía: Lars Peter Hansen (2013), Jean Tirole (2014), Angus Deaton (2015),  William Nordhaus (2018), Abhijit Banerjee y Esther Duflo (2019), Paul Milgrom y Robert Wilson (2020),  David Card (2021) y Ben Bernanke (2022).

En el caso del Nobel de Medicina, seis Premios Fronteras han ganado posteriormente el galardón de la Academia Sueca:  Shinya Yamanaka (2011), James P. Allison (2018), David Julius y Ardem Patapoutian (2021) y Katalin Karikó y Drew Weissman (2023).

En el caso del Nobel de Física, seis Premios Fronteras han recibido posteriormente el galardón de la Academia Sueca: Didier Queloz y Michel G. E. Mayor (2019), Klaus Hasselman y Syukuru Manabe (2021), y Ferenc Krausz y Anne L’Huillier (2023).

Finalmente, en el caso de Nobel de Química, tres Premios Fronteras han recibido posteriormente el galardón de la Academia Sueca: Robert J. Lefkowitz en 2012, y  Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna en 2020.