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El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Láseres ultralargos. Hablamos con Juan Diego Ania Castañón

Juan Diego Ania Castañón - cienciaes.com

Siempre nos han enseñado que un rayo de luz viaja en línea recta, pero eso no es cierto, ni siquiera en el vacío se mueve así. Einstein fue quien rompió con esa idea al demostrar que un cuerpo masivo es capaz de curvar un rayo de luz con su gravedad. Pero antes que él, en 1870, un investigador irlandés, llamado John Tyndall, había logrado curvar la luz sin necesitar la ayuda de ninguna estrella. Utilizó simplemente un bidón de agua y un rayo de Sol.

La demostración de su “Fuente de luz” – que así la llamaba él – tuvo lugar un día de 1870, frente a lo más granado de la British Royal Society. El recipiente de agua tenía dos aberturas alineadas cerca de la base, una estaba taponada por una lente de vidrio y por la otra emergía un tubo estrecho por el que un chorro de agua salía describiendo una amplia curva (ver figura). Tyndall proyectó un rayo de sol por la lente y el rayo emergió por el cañon del lado opuesto, pero en lugar de continuar en línea recta, se curvó atrapado en el chorro hasta iluminar el barreño que recogía el líquido. Con este experimento Tyndall había sembrado la simiente de la fotónica moderna.

En el experimento de Tyndall, el rayo luminoso iba reflejándose una y otra vez en la superficie interior del chorro sin poder escapar de él. No obstante, debido a la irregularidad de su forma, algunos fotones de luz lograban escapar e iluminaban el chorro, haciendo honor al nombre de “Fuente de luz” que le había dado su inventor.

Durante el siglo XX dos inventos abrieron las puertas a un mundo de desarrollos y aplicaciones insospechadas: la fibra óptica y el Láser. La fibra óptica ha sido el descendiente moderno del chorro de agua del experimento de Tyndall y, por su desarrollo, Charles K. Kao ha recibido el Premio Nobel de Física 2009 . En un principio, la luz introducida en la fibra óptica no viajaba muy lejos, se la comía la dispersión hacia el exterior y la absorción interna del material, pero pronto esos problemas dejaron de ser obstáculos insalvables y, ahora, más de mil millones de kilómetros de fibra óptica le conectan a usted con el resto del mundo.

El LASER, cuyo nombre es una abreviatura de la denominación inglesa que se puede traducir como “Amplificación de Luz Mediante Radiación Estimulada” hizo una aparición bañada en la polémica. Durante más de 40 años se han estado disputando la patente dos equipos de investigadores: en el primero, se encontraban Townes (el diseñador el primer láser) y Schawlow y en el segundo estaba Gordon Gould. En un principio la patente fue concedida a los primeros, pero en 1977 una sentencia judicial la puso en manos de Gould. Por supuesto, una cosa es la patente y otra muy distinta la construcción del primer aparato. En eso no hay ninguna duda, el autor del primer láser que funcionó fue el norteamericano Theodore Maiman, lo consiguió en 1960 utilizando un cristal de cilíndrico de rubí.

Maiman construyó su láser en forma de cilindro cuyos extremos eran espejos, uno reflejaba toda la radiación y el otro era semitransparente. Cuando se producía un primer fotón en el interior del cristal de rubí, éste provocaba la aparición de otros idénticos a él, en lugar de escapar, los espejos los reflejaban y devolvían al interior del tubo, así era estimulado el proceso de creación de fotones y su población crecía hasta que una parte de ellos lograba escapar por el espejo semitransparente. Los fotones que escapaban formaban un haz estrecho y de un color rojo intenso: el láser.

Un láser es ahora un objeto cotidiano. Lo utilizamos como puntero para mostrar información sobre una pizarra, lo usan las dependientas de los supermercados para leer el código de barras de los productos que compramos, está en los lectores de DVD, en los ratones de los ordenadores, lo emplean los médicos, los ingenieros, los astronautas, etc.

El láser unido a la fibra óptica ha sido el dúo terrible de la fotónica. La colaboración de ambos ha revolucionado el mundo de las telecomunicaciones. Pero si el presente es fascinante mucho más parece serlo el futuro gracias a investigaciones como las que dirige nuestro invitado de hoy en Hablando con Científicos: Juan Diego Ania Castañón, Doctor en Ciencias Físicas y Vicedirector del Instituto de Óptica del CSIC, habla de Láseres Ultralargos.

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