Maravillosa luz

Durante el a?o 2010 se va a celebrar oficialmente el 50 aniversario de la construcci¨®n del primer l¨¢ser. Para muchos, la celebraci¨®n ya ha empezado al cumplirse medio siglo del descubrimiento paulatino de los ingredientes necesarios. Inicialmente el l¨¢ser parec¨ªa ser lo que algunos llaman "una soluci¨®n perfecta en busca de un problema". En estos 50 a?os el escenario ha cambiado completamente: la luz l¨¢ser se ha establecido como una de las herramientas tecnol¨®gicas de uso m¨¢s universal en todo tipo de sectores.

Charles Townes, Nikolay Basov y Alexander Prokhorov compartieron el Premio Nobel de F¨ªsica en 1964 por sus contribuciones al l¨¢ser. Townes y su cu?ado Arthur Schawlow, quien fue galardonado tambi¨¦n con un premio Nobel en 1981, hab¨ªan abierto la senda con la invenci¨®n del m¨¢ser, dispositivo id¨¦ntico al l¨¢ser pero que emite microondas en lugar de luz. Theodore Maiman construy¨® el primer l¨¢ser en los Hughes Research Labs de Malib¨² que empez¨® a funcionar el16 de Mayo de 1960. La historia, larga y, a ratos, desafortunada, incluye tambi¨¦n a Gordon Gould y sus largas disputas legales respecto a la invenci¨®n de l¨¢ser y a las correspondientes patentes.

La palabra l¨¢ser es el acr¨®nimo de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (amplificaci¨®n de luz mediante emisi¨®n estimulada de radiaci¨®n), un fen¨®meno revolucionario que ya intuy¨® Albert Einstein en 1917 y que produce una luz muy especial: La luz l¨¢ser puede ser extremadamente pura (contiene ¨²nicamente una frecuencia o color), totalmente coherente (todas los fotones que forman el haz de luz act¨²an en sincron¨ªa, como los interpretes de una orquesta), y altamente directiva (el haz de luz se propaga en una direcci¨®n muy bien determinada).

Actualmente, la luz l¨¢ser se usa para cortar, pegar, soldar, agujerear, fundir, pulir, marcar, etiquetar, imprimir, borrar o moldear piezas industriales; para detectar y analizar sustancias qu¨ªmicas, contaminaci¨®n o humedad; para corregir la miop¨ªa, eliminar pecas, vello o tatuajes en la piel; para diagnosticar y tratar un n¨²mero creciente de enfermedades; y un interminable etc¨¦tera. Sus aplicaciones afectan directamente a la vida cotidiana: Internet, los CDs, las impresoras, las consultas m¨¦dicas y los hospitales, incluso algunos rayos de luz de los conciertos. No obstante, mirando al futuro, lo m¨¢s importante es que la luz l¨¢ser constituye una de las herramientas m¨¢s poderosas de la que disponen los cient¨ªficos para avanzar la frontera de lo conocido. As¨ª pues, lo mejor est¨¢ todav¨ªa por llegar.

Las fronteras que tienen a la luz l¨¢ser como herramienta de progreso son numerosas:

Nanopinzas ultradelicadas: A escalas de la millon¨¦sima o milmillon¨¦sima fracci¨®n de un metro, la luz tiene la capacidad de ejercer fuerzas extremadamente delicadas. Gracias a esta propiedad, se pueden construir pinzas ¨®pticas, unos sistemas que utilizan la luz l¨¢ser para atrapar y manejar objetos min¨²sculos, como c¨¦lulas o partes de c¨¦lulas, vivas, sin da?arlas.

Nanoantenas ultrapeque?as: Una nanoantena mide tan solo unas decenas de nan¨®metros y es capaz de captar luz emitida por mol¨¦culas individuales. Estos diminutos objetos permiten visualizar mol¨¦culas una a una. Asimismo, la capacidad de orientar la emisi¨®n de luz en una direcci¨®n concreta se usa para convertir mol¨¦culas en fuentes de luz ultrapeque?as.

Comunicaciones ultraseguras: Por medio de dispositivos de comunicaciones cu¨¢nticas basados en ¨²ltima instancia en luz l¨¢ser se pueden obtener canales de comunicaciones ultraseguras. Uno de los proyectos m¨¢s fascinantes en este campo, financiado por la Agencia Europea del Espacio, busca comunicar la Estaci¨®n Espacial Internacional y estaciones en tierra. Espa?a participa en ¨¦l de manera muy destacada, tanto desde en punto de vista acad¨¦mico como industrial.

Temperaturas ultrafr¨ªas: Es conocido que la luz l¨¢ser sirve para quemar y para calentar. Es menos conocido que tambi¨¦n es una de las herramientas necesarias para todo lo contrario: Enfriar hasta las temperaturas m¨¢s bajas del Universo, tan solo unas millon¨¦simas por encima del cero absoluto.

Detectores ultrasensibles: La luz l¨¢ser se usa en nanosensores que permiten detectar la presencia de sustancias en cantidades extremadamente peque?as. Detectar varias sustancias a la vez, identificar mol¨¦culas y llevar a cabo multian¨¢lisis r¨¢pidos son algunos de los puntos clave de esta tecnolog¨ªa que revolucionar¨¢ la detecci¨®n de enfermedades en estadios muy incipientes.

Sensores ultrarresistentes: La luz l¨¢ser se usa en sensores de propiedades ambientales en entornos extremadamente hostiles, tales como incendios, tormentas el¨¦ctricas, tempestades o inundaciones. Se pueden medir temperaturas extremas, presencia de humo, fugas de sustancias t¨®xicas o explosivas, presiones o torsiones muy elevadas, en condiciones ambientales que ser¨ªan demasiado adversas para otras tecnolog¨ªas.

La lista contin¨²a con las fronteras de lo ultraintenso, ultrarr¨¢pido, ultrapreciso, extremadamente poco invasivo y un largo etc¨¦tera.

Charles Townes, que sigue activo a sus 94 a?os en la Universidad de California en Berkeley, insiste con pasi¨®n en que la historia del l¨¢ser es el ejemplo t¨ªpico del proceso, a veces contra-intuitivo, que siguen muchos de los grandes descubrimientos cient¨ªficos. Para obtener una nueva fuente de luz, el camino adecuado para algunos hubiera sido encargar el trabajo a un experto en bombillas, jam¨¢s a un tipo que se dedicaba a una cosa tan poco sexy y sin aparente relaci¨®n como la llamada "espectroscop¨ªa molecular de microondas". Un ejemplo paradigm¨¢tico del papel clave que desempe?a la investigaci¨®n de frontera en el progreso t¨¦cnico y econ¨®mico de la Humanidad, asunto en el que el camino m¨¢s corto raramente resulta ser el bueno.

Lluis Torner es director del ICFO-Instituto de Ciencias Fot¨®nicas