Transición de electrones atómicos

Un electrón en un átomo modelo Bohr, pasando de nivel cuántico n=3 a n=2 y liberando un foton.

La transición de electrones atómicos es un cambio (o salto) de un electrón de un nivel de energía a otro dentro de un átomo o átomo artificial. Parece discontinuo a medida que el electrón "salta" de un nivel de energía cuantificado a otro, normalmente en unos pocos nanosegundos o menos. También se conoce como (des)excitación electrónica o transición atómica o salto cuántico.

Las transiciones de electrones provocan la emisión o absorción de radiación electromagnética en forma de unidades cuantificadas llamadas fotones. Sus estadísticas son poissonianas y el tiempo entre saltos se distribuye exponencialmente. La constante de tiempo de amortiguamiento (que varía de nanosegundos a unos pocos segundos) se relaciona con la ampliación natural, de presión y de campo de las líneas espectrales. Cuanto mayor sea la separación de energía de los estados entre los que salta el electrón, menor será la longitud de onda del fotón emitido.

Historia

El físico danés Niels Bohr teorizó por primera vez que los electrones pueden realizar saltos cuánticos en 1913. Poco después, James Franck y Gustav Ludwig Hertz demostraron experimentalmente que los átomos tienen estados de energía cuantizados.

Hans Dehmelt predijo la observabilidad de los saltos cuánticos en 1975, y se observaron por primera vez utilizando iones de mercurio atrapados en el NIST en 1986.

Descubrimientos recientes

En 2019, se demostró en un experimento con un átomo artificial superconductor que consiste en dos qubits transmon fuertemente hibridados colocados dentro de una cavidad resonadora de lectura a 15 mK, que la evolución de algunos saltos es continua, coherente, determinista y reversible.. Por otro lado, otros saltos cuánticos son inherentemente impredecibles.