El láser cumple cincuenta años

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Si bien la historia en torno a la creación del láser se remonta al año 1916, cuando Albert Einstein fijó los fundamentos para su desarrollo, no fue hasta hace cincuenta años que un investigador de los laboratorios Hughes de nombre Theodore Maiman logró terminar de construir el primer láser funcional.

En términos simples láser significa amplificación de luz por emisión simulada de radiación (esto último descrito por Einstein), pero para lograr un láser funcional se requiere amplificar dicha emisión.

Los primeros pasos

Fueron los soviéticos los primeros que presentaron una patente relacionada con la amplificación de una emisión estimulada en el año 1951 (por el profesor Valentin Aleksandrovich Fabrikant y dos de sus alumnos), pero por cosas del destino dicha patente no fue publicada hasta el año 1959, por lo que otros grupos de investigadores tuvieron el tiempo más que suficiente para realizar sus propias investigaciones. Lo anterior generó con el tiempo toda una disputa para quedarse con el título de inventor del láser, en una historia que no ha estado exenta de polémicas.

El mismo año en que los rusos presentaban su patente, Charles Hard Townes asistía a una reunión de físicos compartiendo su habitación de hotel con Arthur Schawlow. Si bien ambos asistían a distintas conferencias, el destino quiso que ambos mantuvieran el contacto en los años posteriores.

En la mañana del 26 de abril del año 1951 Townes  salió a dar un paseo por el parque de Franklin (Washington), al parecer el aire de la mañana logró estimular sus neuronas a tal punto que le permitió darse cuenta de las condiciones que eran necesarias para amplificar las emisiones estimuladas por microondas, lo que a la larga sería trascendental para la fabricación del láser. Posteriormente tomó su idea y la transformó en una tesis para ofrecérsela a James Gordon, un alumno licenciado de la Universidad de Columbia. Algunos años más tarde Gordon, Townes y Herbert Zeiger lograron construir el primer máser (amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación). Si bien no se le encontraron muchas aplicaciones a esta tecnología, en la actualidad sirve para amplificar las señales que los radioastrónomos reciben desde el espacio y en las comunicaciones satelitales. El desarrollo de los máseres llevó a los físicos a investigar diversas zonas del espectro electromagnético, en especial aquellas longitudes de onda de la luz infrarroja visible, dando inicio a la carrera por el desarrollo del primer láser.

Una llamada telefónica que inició las disputas

En el año 1957 Townes se contactó con su amigo Arthur Schawlow y esbozó un proyecto para la construcción de lo que denominaría como “máser óptico”. Ambos desarrollaron un detallado plan para la construcción de un láser.

Gordon Gould era un estudiante licenciado de la Facultad de Física de la Universidad de Comlumbia (en donde Townes era catedrático). Si bien Townes no era su profesor en algunas oportunidades Gould asistió a sus clases.

Gould se encontraba desarrollando un equipo que lograra emitir luz en lugar de microondas, por lo que le propuso a su profesor (Polykarp Kusch, ganador de un Nobel) presentar dicho proyecto para su doctorado. Al no tener una respuesta positiva por parte de este último, optó por seguir con sus investigaciones en forma aislada.

Hacia fines del año 1957 Gould comenzó a definir su propia idea para la construcción de lo que hoy conocemos como láser (de hecho a él se le atribuye el uso por primera vez del término).

Sería una simple llamada la que daría el puntapié inicial en la disputa por ser el inventor de láser. Esta fue realizada por Townes quien llamó a Gould para obtener información sobre la lámpara de talio (tema con el que Gould preparaba su tesis doctoral). La excitación del talio está relacionada con la excitación de electrones que se produce en el láser, por lo que la fecha exacta en que dicha llamada se realizó inclinaría la balanza que determinaría cuál de los dos registraría su nombre como inventor del láser.

Según Gould la llamada se realizó cuando ya tenía completada sus notas, pero Townes asegura que esta se produjo semanas antes de que Gould escribiera los primeros apuntes sobre el láser. Por lo que conversaron ambos Gould pudo deducir que Townes estaba trabajando en el mismo proyecto suyo, mientras que Townes afirma que le explicó a Gould el trabajo que estaba realizando (cosa que no ocurrió en sentido contrario).

Luego de esta llamada Gould visitó a un abogado especialista en patentes, quien no logró entender la idea que le estaba planteando Gould, por lo que le sugirió que las resumiera en algo más práctico que le permitiera patentarla. Finalmente Gould no siguió adelante con el trámite hasta el año 1959 (tampoco envió los antecedentes de su invento para que fueran publicados en alguna revista especializada). En el intertanto Townes y Schawlow esperaron hasta el verano de 1958 para solicitar la patente, junto con preparar un paper que sería publicado por la revista Physical Review en diciembre de ese año.

Finamente Gould terminaría por abandonar la universidad sin siquiera haberse doctorado, uniéndose a la compañía TRG Inc., la que hizo uso de las ideas de Gould en una propuesta que presentó a la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados del Departamento de Defensa (ARPA), la que con posterioridad pasaría a denominarse como DARPA. El ejército estaba especialmente interesado en la generación de calor por medio del láser, por lo que financiaron con un millón de dólares el proyecto presentado por TRG Inc.

Claro que con el pasar del tiempo el mismo Gould sería apartado del proyecto que él había ayudado a crear, debido a la cercanía que estableció en algunos círculos comunistas que eran muy mal vistos en plena guerra fría y mientras participaba de uno de los proyectos más importantes llevado a cabo por ese entonces, el denominado Proyecto Manhattan.

El avance de las investigaciones privadas

En la vereda del frente Townes y Schawlow continuaban trabajando en el desarrollo del láser en la Universidad y en los laboratorios Bell, al igual que otros investigadores que buscaban ser los primeros en construir el artefacto que, hasta ese momento, no pasaba de ser sólo un proyecto en papel.

Entre los investigadores que se habían interesado en el desarrollo del láser se encontraba Theodore H. Maiman, quien trabajaba en los laboratorios de investigación de la compañía aérea Hughes (ubicada en California). Maiman en sus investigaciones había utilizado un rubí sintético como cristal para ser utilizado en un máser, por lo que había logrado entender bastante bien su funcionamiento.

De esta manera logró construir un pequeño dispositivo consistente en un cristal cilíndrico de rubí de un centímetro de diámetro, el que estaba rodeado con una lámpara espiral intermitente. Con el objeto de que el láser oscilara, los extremos de la barra habían sido cubiertos para que operaran como espejos.

El 7 de julio de 1960 Maiman informó a los medios de prensa que había logrado hacer funcionar el primer láser, el que tenía la capacidad de producir alrededor de 10.000 vatios de luz durante unas millonésimas de segundo, dando inicio a la era del láser.

Links:

2. The laser turns 50 (CNET)
4. Laser (Wikipedia)
6. Maser (Wikipedia)