El vídeo presenta trayectorias de un solo electrón en Helio líquido enfriado a pocos grados Kelvin. El electrón genera una pequeñísima burbuja (de 2 nm (nanómetros) de radio) invisible para una cámara fotográfica. Gracias a pulsos acústicos de gran amplitud la burbuja «explota» (es amplificada) hasta alcanzar un radio de 10 μm (micras), suficiente para ser fotografiada, para luego volver de nuevo a su tamaño original. Aplicando un tren (una serie) de pulsos acústicos separados 30 ms (milisegundos) entre sí se puede grabar un vídeo de la trayectoria de un único electrón en esta cámara de burbujas de Helio. Nos lo cuenta Gary A. Williams, «Looking at electrons,» Physics 2: 14, 2009 .
Este trabajo ha requerido más de 20 años de investigación experimental de Humphrey J. Maris, de la Universidad de Brown, EEUU, también llamado «Mr. Electron Bubble,» y sus colaboradores. En concreto, el vídeo es parte del trabajo de tesis doctoral de Wei Guo, que ya ha abandonado Brown, pero no sin antes publicar varios artículos. Podemos destacar W. Guo, D. Jin, G. M. Seidel, H. J. Maris, «Experiments with single electrons in liquid helium,» Physical Review B 79: Art. No. 054515, February 17, 2009 , versión gratis. Otro artículo, otro más, y el vídeo original en Brown.
La figura (a) muestra un electrón en Helio líquido a 2.4ºK (un poco por encima de su límite de superfluidez, 2.18 ºK) que se mueve hacia arriba y hacia la izquierda por una diferencia de potencial de 150 V aplicada en un electrodo en la parte superior de la figura. La figura (b) muestra un electrón en Helio superfluido a 1.5 ºK desde la parte superior hasta la parte inferior de la figura. El movimiento en zigzag, muy evidente en esta foto, indica que el electrón no se mueve libremente sino que está acoplado a un vórtice del superfluido. Le pasa algo parecido a lo que le pasaría a un coche arrastrado por un tornado, da vueltas alrededor de su eje. La figura (c) muestra la generación de electrones por una fuente radioactiva emisora de radiación beta (electrones) que se ha colocado en la parte inferior de la figura. Se ve claramente el «chorro» de electrones hacia arriba.
¿Qué fuente de electrones se ha utilizado en el vídeo y en las figuras (a) y (b) ? Ninguna. ¿Cómo? En la parte inferior de la figura hay una placa metálica de oro (que recubre el transductor acústico o altavoz que genera los pulsos acústicos amplificadores). Los investigadores creen que dicha placa genera los electrones por fotoemisión. Pero lo que tienen claro es que ellos no han puesto ninguna fuente de electrones como tal. También podría ocurrir que fueran electrones de rayos cósmicos pero algo menos plausible.
¿Para qué sirve esta técnica? Aparte de para producir «vídeos» de electrones, la técnica se va a utilizar para visualizar el comportamiento de los vórtices en Helio líquido superfluido por debajo de 1 ºK, aunque para ello se está actualmente mejorando el transductor acústico para que sea más eficiente y disipe menos energía en el líquido (que afecte menos al movimiento de dichos vórtices).