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Tribuna:

Maravillosa luz

50 años del láser, un descubrimiento que ha cambiado el mundo

Durante el año 2010 se va a celebrar oficialmente el 50 aniversario de la construcción del primer láser. Para muchos, la celebración ya ha empezado al cumplirse medio siglo del descubrimiento paulatino de los ingredientes necesarios. Inicialmente el láser parecía ser lo que algunos llaman "una solución perfecta en busca de un problema". En estos 50 años el escenario ha cambiado completamente: la luz láser se ha establecido como una de las herramientas tecnológicas de uso más universal en todo tipo de sectores.

Charles Townes, Nikolay Basov y Alexander Prokhorov compartieron el Premio Nobel de Física en 1964 por sus contribuciones al láser. Townes y su cuñado Arthur Schawlow, quien fue galardonado también con un premio Nobel en 1981, habían abierto la senda con la invención del máser, dispositivo idéntico al láser pero que emite microondas en lugar de luz. Theodore Maiman construyó el primer láser en los Hughes Research Labs de Malibú que empezó a funcionar el16 de Mayo de 1960. La historia, larga y, a ratos, desafortunada, incluye también a Gordon Gould y sus largas disputas legales respecto a la invención de láser y a las correspondientes patentes.

La palabra láser es el acrónimo de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación), un fenómeno revolucionario que ya intuyó Albert Einstein en 1917 y que produce una luz muy especial: La luz láser puede ser extremadamente pura (contiene únicamente una frecuencia o color), totalmente coherente (todas los fotones que forman el haz de luz actúan en sincronía, como los interpretes de una orquesta), y altamente directiva (el haz de luz se propaga en una dirección muy bien determinada).

Actualmente, la luz láser se usa para cortar, pegar, soldar, agujerear, fundir, pulir, marcar, etiquetar, imprimir, borrar o moldear piezas industriales; para detectar y analizar sustancias químicas, contaminación o humedad; para corregir la miopía, eliminar pecas, vello o tatuajes en la piel; para diagnosticar y tratar un número creciente de enfermedades; y un interminable etcétera. Sus aplicaciones afectan directamente a la vida cotidiana: Internet, los CDs, las impresoras, las consultas médicas y los hospitales, incluso algunos rayos de luz de los conciertos. No obstante, mirando al futuro, lo más importante es que la luz láser constituye una de las herramientas más poderosas de la que disponen los científicos para avanzar la frontera de lo conocido. Así pues, lo mejor está todavía por llegar.

Las fronteras que tienen a la luz láser como herramienta de progreso son numerosas:

Nanopinzas ultradelicadas: A escalas de la millonésima o milmillonésima fracción de un metro, la luz tiene la capacidad de ejercer fuerzas extremadamente delicadas. Gracias a esta propiedad, se pueden construir pinzas ópticas, unos sistemas que utilizan la luz láser para atrapar y manejar objetos minúsculos, como células o partes de células, vivas, sin dañarlas.

Nanoantenas ultrapequeñas: Una nanoantena mide tan solo unas decenas de nanómetros y es capaz de captar luz emitida por moléculas individuales. Estos diminutos objetos permiten visualizar moléculas una a una. Asimismo, la capacidad de orientar la emisión de luz en una dirección concreta se usa para convertir moléculas en fuentes de luz ultrapequeñas.

Comunicaciones ultraseguras: Por medio de dispositivos de comunicaciones cuánticas basados en última instancia en luz láser se pueden obtener canales de comunicaciones ultraseguras. Uno de los proyectos más fascinantes en este campo, financiado por la Agencia Europea del Espacio, busca comunicar la Estación Espacial Internacional y estaciones en tierra. España participa en él de manera muy destacada, tanto desde en punto de vista académico como industrial.

Temperaturas ultrafrías: Es conocido que la luz láser sirve para quemar y para calentar. Es menos conocido que también es una de las herramientas necesarias para todo lo contrario: Enfriar hasta las temperaturas más bajas del Universo, tan solo unas millonésimas por encima del cero absoluto.

Detectores ultrasensibles: La luz láser se usa en nanosensores que permiten detectar la presencia de sustancias en cantidades extremadamente pequeñas. Detectar varias sustancias a la vez, identificar moléculas y llevar a cabo multianálisis rápidos son algunos de los puntos clave de esta tecnología que revolucionará la detección de enfermedades en estadios muy incipientes.

Sensores ultrarresistentes: La luz láser se usa en sensores de propiedades ambientales en entornos extremadamente hostiles, tales como incendios, tormentas eléctricas, tempestades o inundaciones. Se pueden medir temperaturas extremas, presencia de humo, fugas de sustancias tóxicas o explosivas, presiones o torsiones muy elevadas, en condiciones ambientales que serían demasiado adversas para otras tecnologías.

La lista continúa con las fronteras de lo ultraintenso, ultrarrápido, ultrapreciso, extremadamente poco invasivo y un largo etcétera.

Charles Townes, que sigue activo a sus 94 años en la Universidad de California en Berkeley, insiste con pasión en que la historia del láser es el ejemplo típico del proceso, a veces contra-intuitivo, que siguen muchos de los grandes descubrimientos científicos. Para obtener una nueva fuente de luz, el camino adecuado para algunos hubiera sido encargar el trabajo a un experto en bombillas, jamás a un tipo que se dedicaba a una cosa tan poco sexy y sin aparente relación como la llamada "espectroscopía molecular de microondas". Un ejemplo paradigmático del papel clave que desempeña la investigación de frontera en el progreso técnico y económico de la Humanidad, asunto en el que el camino más corto raramente resulta ser el bueno.

Lluis Torner es director del ICFO-Instituto de Ciencias Fotónicas