Sentado en una playa desierta, en silencio, mirando al mar. Tan sólo las olas. Un hombre joven, en Malibú, California. Es el momento de la verdad. En un rato, sabrá que él es el ganador de la gran carrera. Estamos a 16 de mayo de 1960.
No, no estamos hablando de un chico playero compitiendo en un concurso de surf. El hombre se llama Ted Maiman, quién ese día, hizo funcionar el primer láser.
La historia de la invención del láser involucra a mucha más gente: el propietario de una tienda de chucherías, un fotógrafo y al menos otros tres científicos que compartieron el honor de ser los inventores del láser. Todo empezó con Einstein, quién primero describió en 1917 el principio básico del láser: emisión estimulada. Los átomos están generalmente en su estado de energía fundamental, pero si absorben una cierta cantidad de energía, saltan a un nivel superior, llamado estado excitado. Esta es una situación inestable, así que vuelven al estado fundamental emitiendo un fotón (partícula de la que está hecha la luz u otro tipo de radiación): una emisión espontánea. Pero si el fotón choca con un átomo cuando éste está en estado excitado, ello facilita la “des-excitación”, acompañada de la emisión de dos fotones: esto es una emisión estimulada y también una amplificación de luz: teníamos un fotón y obtuvimos dos. Dado que normalmente la mayoría de los átomos de un sistema dado no están en el estado excitado, la emisión estimulada es irrelevante. Pero si nosotros de alguna forma excitamos a la mayoría de los átomos (denominada inversión de la población), un fotón chocará probablemente con un átomo en estado excitado, provocando la emisión de dos fotones, los cuales chocarán probablemente con otro átomo excitado y así sucesivamente: una Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación o LASER (de sus siglas en inglés, Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation).
La comunidad científica se mostró casi completamente indiferente con respecto a este concepto hasta 35 años más tarde, cuando un físico llamado Townes volvió al asunto. Townes tenía 36 años y era profesor de la Universidad de Columbia en Nueva York. No era el típico científico excéntrico, de los sacados de una mala película de ficción, sino más bien el buen chico que toda madre quisiera para su hija. En 1953 Townes construyó un aparato para amplificar microondas: el MASER (Microwaves Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Como su nombre indica, el máser es el precursor del láser, debido a que los dos están basados en la emisión estimulada. La diferencia principal es el tipo de radiación amplificada. Luz visible, microondas, rayos X, rayos ultravioletas, son todas ellas radiaciones, diferentes en su longitud de onda, la cual está relacionada con la energía. El máser amplifica y produce radiación de baja energía. El paso del máser al láser puede parecer fácil, pero no lo fue: muchas cuestiones técnicas han de ser solucionadas. Townes no podía pedir unas condiciones mejores para construir lo que él llamaba un máser óptico (óptico se refiere a luz visible) para subrayar el hecho de que era “simplemente” una extensión del máser. En Columbia, se rodeó de varios premios Nobel y en 1957 empezó también a trabajar en la rica compañía de teléfonos Bell, con su cuñado Art Schalow.
Pero el año 1957 traería sorpresas. El 25 de octubre, un estudiante de doctorado fue a ver a Townes para compartir ideas y datos sobre el máser óptico: su nombre era Gordon Gould. Los dos no podían ser más diferentes: Townes era metódico, una persona “convencional”: una columna de la organización científica. Gould, tenía 37 y no había terminado el doctorado todavía; amaba la física, pero también la vida fuera de la universidad: un espíritu libre, no un hombre del sistema. Pero Gould era también un científico portentoso y empezó a trabajar intensamente por su cuenta en el máser óptico. Tres semanas después de encontrarse con Townes, había conseguido concebir todas las características de los lásers modernos, incluyendo la brillante idea de poner dos espejos en los extremos de la cavidad donde ocurre la emisión estimulada. Esto permitiría a la luz emitida rebotar en ellos “recogiendo” aún más emisión y obteniendo un haz muy intenso, que eventualmente emergería por uno de los espejos parcialmente transparente. Las palabras son importantes, también en ciencia: Gould consideró a su invención diferente del máser de Townes y le dio un nombre nuevo: LASER ... un acrónimo pegadizo y atractivo: probablemente el término científico más famoso de todos los tiempos.
A diferencia de Townes, Gould era un inventor intuitivo, no un investigador analítico, y entendió inmediatamente las potencialidades prácticas del láser. El 13 de noviembre corrió a una tienda de golosinas del Bronx para que su dueño, un notario, le firmara sus anotaciones sobre el láser. Gould quería patentar su creación y necesitaba una prueba de que él era el inventor. Consultó con un abogado, pero entendió equivocadamente que primero tenía que construir el láser antes de pedir el derecho de patente ...
Mientras tanto, también Townes and Schawlow estaban avanzando y desarrollaron básicamente las mismas ideas que publicaron en la revista “Physical Review Letters” en 1958. Un guerra de 30 años entre ellos y Gould estaba a punto de comenzar por determinar quién concibió primero la idea del láser y por tanto merecía la patente.
La teoría estaba solucionada, pero un instrumento que funcionara estaba todavía en el mundo de las ideas. Gould necesitaba dinero para construir su láser y propuso el proyecto al Pentágono. Era tan bueno impresionando a los científicos militares, quienes imaginaban el láser como un “rayo de muerte”, que obtuvo más dinero del que había solicitado. Pero había un problema: Gould había sido un comunista y el Pentágono no podía permitir un potencial espía soviético trabajando en un proyecto que había sido clasificado como secreto, a pesar de que el proyecto era iniciativa de Gould. No fue ni siquiera autorizado a saber el resultado de los experimentos que él mismo propuso, ni se le asignó autorización para entrar físicamente en las instalaciones donde se realizaban, ¡ni siquiera a los servicios del edificio!
En 1959 una importante conferencia de física tuvo lugar cerca de Nueva York y el desarrollo del láser era uno de los temas principales. La ciencia se basa en compartir datos y resultados pero en aquella ocasión nadie quería hablar demasiado para no dar ninguna ventaja a sus rivales en la carrera del láser. Una de los problemas era qué material se usaría para obtener la emisión estimulada. Algunos propusieron potasio, otros una mezcla de helio y neón o quizás cesio. El rubidio parecía prometedor, pero en su charla Schawlow afirmó tajantemente que nunca funcionaría. Entre los asistentes se encontraba un científico californiano poco conocido: Ted Maiman ...
Maiman era un individuo independiente, competitivo y obstinado: no le convencieron los razonamientos de Schawlow. De vuelta al trabajo, hizo algunos experimentos con rubidio y descubrió que realmente podría funcionar ... Maiman no tenía el dinero que los laboratorios Bell y Gould tenían a su disposición, pero era un persona práctica con una formación en ingeniería: sabía cómo hacer que las cosas funcionaran y cómo hacerlas sencillas.
Otra cuestión era cómo obtener la intensa cantidad de energía requerida para excitar átomos en la cavidad del láser y obtener así la inversión de población. Maiman estaba buscando un láser que funcionara, no un experimento de laboratorio de secundaria y quería construirlo con cosas fáciles de obtener. Un fotógrafo amateur que trabajaba con Maiman le dio la idea sencilla que necesitaba: ¡simplemente utilizar un flash!
Mientras Gould se peleaba con el Pentágono para obtener la autorización y el equipo de Townes se centraba en un sofisticado láser de helio y neón, nadie imaginaba que un poco de rubidio y un flash estaban llevando en Malibú a un “pobrecito” a la línea de meta.
Tras unos pocos meses de experimentos, Maiman estaba preparado para probar su creación extraordinariamente sencilla: una barrita de rubidio recubierta de una capa reflectante de plata, insertada en la lámpara de un flash. La luz del flash excita los átomos de rubidio, causando la emisión estimulada de luz, la cual, tras rebotar y ser amplificada en la cavidad, eventualmente puede escapar como un haz concentrado. Sencillo y eficaz. El 16 de mayo de 1960, en su laboratorio frente al mar, encendió la lámpara, la lámpara se iluminó y un intenso rayo de color rojo iluminó la habitación: ¡nació el láser!
Nadie conocía a Maiman y muchos físico necesitaron un tiempo para aceptar que realmente lo hizo. La verdad es que el láser nació ese día para pasar muy pronto a ser una herramienta indispensable en nuestro mundo y el emblema de la ciencia y ... también de la ciencia ficción. Hoy en día las aplicaciones del láser son innumerables. Muchas de las cuales no podían ser imaginadas hace cincuenta años: algunos dijeron que el láser era “una solución buscando problemas”. Esto es lo fascinante de la investigación científica: explorando nuevos mundos sin saber siempre muy bien qué se encontrará ni para qué servirá. ¿No es justamente esto lo que nos hace humanos?
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Fantástico artículo, muchas gracias!!
ResponEliminaMOOOLT BO ! M´ha encantat !!!
ResponEliminaViva l´Undici