¿Sabe usted a qué se parece un electrón? Olvídese de la imagen clásica de una partícula esférica diminuta que gira alrededor de un núcleo atómico. Según la física cuántica, el electrón es a la vez una partícula y una onda semejante a las que se producen en la superficie de un líquido cuando cae en él una gota de agua. El electrón es difícil de observar: al ser extremadamente pequeño y rápido, para filmarlo, los investigadores se han visto obligados a recurrir a una técnica inspirada en el cine.

Pero antes de descubrir los misterios del electrón, veamos el cine. Hace casi 120 años, en el corazón de la ciudad de Lyon, en una calle del barrio de Monplaisir, los hermanos Auguste y Louis Lumière rodaron la primera película en la historia del cine. El principio es simple: si seguimos el ejemplo de la gota de agua, una cámara rápida capta imágenes sucesivas de su caída, desde el instante en que entra en contacto con la superficie del líquido hasta que se despliega todo el movimiento de su onda. Una vez montadas las imágenes instantáneas sucesivas, podemos reconstituir toda la acción.

Si, en el cine, un obturador se abre y se cierra para dejar pasar la luz 24 veces por segundo y eso basta para captar la imagen, para seguir el movimiento del electrón en la escala del attosegundo (una trillonésima parte del segundo), eso no es suficiente. En una escala tan pequeña, la materia está formada por partículas que se desplazan a velocidades muy altas. Por tanto, los científicos han recurrido a un método alternativo basado en flashes láser: un primer flash lanza el mecanismo y un segundo flash «ilumina» el objeto y lo fotografía. La operación se repite varias veces con intervalos que se alargan entre dos impulsiones para obtener la película. Gracias a este procedimiento, es posible filmar electrones y descubrir que no giran alrededor del núcleo del átomo. Pueden tanto permanecer inmóviles como ponerse en movimiento en la escala del attosegundo.

El interés de estos trabajos es doble: por un lado, elaborar una técnica capaz de tomar fotografías de electrones y, por el otro lado, lograr comprender mejor la naturaleza y el comportamiento de dichos electrones. El objetivo es generar nuevas aplicaciones, en particular en las áreas de la química y la electrónica, para remplazar, por ejemplo, los diodos de algunos aparatos por componentes moleculares o atómicos susceptibles de optimizar sus cualidades.

Gracias a Franck Lépine por su contribución.