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El Láser




Enviado por mnruiz



    Introducción

    El láser es un elemento muy útil para la
    vida actual, hay láseres que realizan muchas tareas
    distintas, desde medicina hasta
    trabajos industriales.

    La historia del láser
    está plagada de problemas y
    peleas, pero también de acuerdos e innovaciones. Es sin
    duda una historia muy
    interesante.

    ¿QUÉ ES UN LÁSER?

    Un láser es un aparato (o dispositivo) que
    produce un tipo muy especial de luz. Podemos
    imaginárnoslo como una superlinterna. Sin embargo, la
    luz procedente
    de un láser se diferencia de la de una linterna en cuatro
    aspectos básicos:

    1. La luz
      láser es intensa. No obstante, sólo ciertos
      láseres son potentes. Aunque lo parezca, no se trata de
      una contradicción. La intensidad es una medida de la
      potencia por
      unidad de superficie, e incluso los láseres que emiten
      sólo algunos milivatios son capaces de producir una
      elevada intensidad en un rayo de un milímetro de
      diámetro. En realidad, su intensidad puede ser igual a
      la de la luz del sol.
      Cualquier lámpara ordinaria emite una cantidad de
      luz muy
      superior a la de un pequeño láser, pero esparcida
      por toda la sala. Algunos láseres pueden producir muchos
      miles de vatios continuamente; otros son capaces de producir
      billones de vatios en un impulso cuya duración es tan
      sólo la mil millonésima parte de un
      segundo.
    2. Los haces láser son estrechos y no se
      dispersan como los demás haces de luz. Esta cualidad se
      denomina direccionalidad. Se sabe que ni la luz de un potente
      foco logra desplazarse muy lejos: si se enfoca hacia el
      firmamento, su rayo parece desvanecerse de inmediato. El haz de
      luz comienza a esparcirse en el memento en que sale del foco,
      hasta alcanzar tal grado de dispersión que llega a
      perder su utilidad. Sin
      embargo, se han logrado reflejar haces láser de pocos
      vatios de potencia
      sobre la luna y su luz era todavía lo suficientemente
      brillante para verla desde la tierra.
      Uno de los primeros haces láser que se disparó
      contra la luna en 1962 sólo lleg6 a dispersarse cuatro
      kilómetros sobre la superficie lunar. ¡No
      está mal si se considera que se había desplazado
      cuatrocientos mil kilómetros!
    3. La luz láser es coherente. Esto significa que
      todas las ondas
      luminosas procedentes de un láser se acoplan
      ordenadamente entre sí. Una luz corriente, como la
      procedente de una bombilla, genera ondas
      luminosas que comienzan en diferentes mementos y se desplazan
      en direcciones diversas. Algo parecido a lo que ocurre cuando
      se arroja un puñado de piedrecitas en un lago. Lo
      único que se crean son pequeñas salpicaduras y
      algunas ondulaciones. Ahora bien, si se arrojan las mismas
      piedrecitas una a una con una frecuencia exactamente regular y
      justo en el mismo sitio, puede generarse una ola en el agua de
      mayor magnitud. Así actúa un láser, y esta
      propiedad
      especial puede tener diversas utilidades. Dicho de otro modo,
      una bombilla o un foco son como escopetas de cartuchos,
      mientras que un láser equivale a una
      ametralladora.
    4. Los láseres producen luz de un solo color, o para
      decirlo técnicamente, su luz es monocromática. La
      luz común contiene todos los colores de la
      luz visible (es decir, el espectro), que combinados se
      convierten en blanco. Los haces de luz láser han sido
      producidos en todos los colores del
      arco iris (si bien el más común es el rojo), y
      también en muchos tipos de luz invisible; pero un
      láser determinado sólo puede emitir única
      y exclusivamente un solo color. Existen
      láseres sintonizables que pueden ser ajustados para
      producir diversos colores, pero
      incluso éstos no pueden emitir más que un
      color
      único en un memento dado. Determinados láseres,
      pueden emitir varias frecuencias monocromáticas al mismo
      tiempo, pero
      no un espectro continuo que contenga todos los colores de la
      luz visible como pueda hacerlo una bombilla. Además,
      existen numerosos láseres que proyectan luz invisible,
      como la infrarroja y la ultravioleta.

    ¿PARA QUÉ SIRVEN LOS
    LÁSERES?

    La gama de usos de los láseres es sorprendente,
    hasta el punto de que alcanza una extensión mucho
    más amplia que la concebida originariamente, por los
    científicos que diseñaron los primeros modelos (a
    pesar de que difícilmente lo admitirían), y supera
    en mucho la visión de los primeros escritores de ciencia-ficción, quienes en la
    mayoría de los casos sólo supieron ver en él
    un arma futurista, (aunque tampoco parecen dispuestos a confesar
    su falta de imaginación). También resulta
    sorprendente la gran variedad de láseres
    existentes.

    En un extremo de la gama se encuentran los
    láseres fabricados con minúsculas pastillas
    semiconductoras, similares a las utilizadas en circuitos
    electrónicos, con un tamaño no superior al de un
    grano de sal. Gordon Gould uno de los pioneros en este campo,
    confesó que le impresionaron cuando fueron presentados. En
    el extremo opuesto se encuentran los láseres
    bélicos del tamaño de un edificio, con los que
    experimenta actualmente el ejército, muy diferentes de las
    pistolas lanzarrayos que habían imaginado los escritores
    de ciencia-ficción.

    En este libro no
    sólo nos hemos propuesto hablar de los láseres,
    sino también explicar sus actuales aplicaciones
    -así como las de un futuro próximo- y la forma en
    que afectarán, por consiguiente, nuestras
    vidas.

    Las tareas desempeñadas por los láseres
    van de lo mundano a lo esotérico si bien comparten un
    elemento común: son difíciles o totalmente
    imposibles con cualquier otro instrumento. Los Láseres son
    unos aparatos relativamente caros y, por lo general, sólo
    se utilizan por su propiedad de
    suministrar la forma y la cantidad de energía requeridas
    en el lugar deseado.

    Charles H. Townes, uno de los inventores del
    láser y ganador del Premio Nobel, ha dicho que, en su
    opinión, el láser abarcará una gama muy
    amplia de campos y logrará hacerlo prácticamente
    todo.

    LA HISTORIA DEL RAYO
    LÁSER

    EL
    MAESTRO COLOCÓ LA PRIMERA PIEDRA

    La historia comenzó en
    1916, cuando Albert
    Einstein estudiaba el comportamiento
    de los electrones en el interior del átomo. Por
    regla general, los electrones son capaces de absorber o emitir
    luz. En realidad, los electrones emiten luz
    espontáneamente sin ninguna intervención externa.
    Sin embargo, Einstein previó la posibilidad de estimular
    los electrones para que emitiesen luz de una longitud de onda
    determinada. El estímulo se lo proporcionaría una
    luz adicional de la misma longitud de onda. A pesar de que R.
    Ladenberg verificó el pronóstico de Einstein en
    1928, nadie pensó seriamente en construir un dispositivo
    basado en el fenómeno en cuestión hasta principios de los
    años cincuenta.

    Recordemos que láser significa
    amplificación de la luz por emisión estimulada de
    radiación. Einstein descubrió la emisión
    estimulada, pero para fabricar un láser se precisa
    también amplificación de dicha emisión
    estimulada.

    La primera propuesta conocida para la
    amplificación de la emisión estimulada
    apareció en una solicitud de patente soviética en
    el año 1951, presentada por V.A. Fabrikant y dos de sus
    alumnos. Sin embargo, dicha patente no se publicó hasta
    1959, y por consiguiente no afectó a los demás
    investigadores. Fabrikant sigue siendo un misterio en la
    actualidad, uno de los olvidados en la ruta de investigación del láser. En 1953,
    Joseph Weber, de la
    universidad de
    Maryland, propuso también la amplificación de la
    emisión estimulada y, al año siguiente, los rusos
    mencionados anteriormente, Basov y Prokhorov, escribieron un
    artículo explorando mucho mas a fondo el concepto. Desde
    entonces, a Weber se le ha
    pasado a conocer mejor por sus investigaciones
    en otro campo, el de la detección de ondas de gravedad
    basándose también en otra antigua idea de Albert
    Einstein.

    Éstas son las fechas oficiales correspondientes a
    la primera parte de la carrera del láser. Pero acaso el
    hecho más significativo tuviese lugar en el banco de un
    parque de Washington DC durante la mañana del 26 de abril
    de 1951. Charles H. Townes se encontraba en Washington para
    asistir a una reunión de físicos y compartía
    la habitación de su hotel con Arthur Schawlow. En
    realidad, Townes asistía a una conferencia en la
    que se hablaba de ondas
    milimétricas y Schawlow tomaba parte en otra
    reunión. Uno de los grandes intereses de Townes
    consistía en generar ondas cortas para
    sus investigaciones,
    que era algo que no había logrado todavía. Townes,
    casado y con hijos menores, estaba acostumbrado a levantarse
    temprano, mientras que Schawlow, soltero, solía levantarse
    tarde. Cuando Townes se despertó per la mañana
    temprano, con el fin de no molestar a Schawlow, decidió ir
    a dar un paseo. Y fue precisamente en un banco del parque
    de Franklin, de Washington, donde se le ocurrió la gran
    idea. Se dio repentinamente cuenta de las condiciones necesarias
    papa amplificar la emisión estimulada de microondas.
    Como hemos visto con anterioridad, las microondas son
    ondas electromagnéticas muy cortas, como por ejemplo, las
    que se utilizan en ciertos tipos de hornos. No se trata de ondas
    luminosas, y sin embargo la revelación de Townes tuvo una
    importancia sumamente trascendental para el
    láser.

    La idea de Townes, según sus propias palabras en
    aquella época, "solo parecía factible en parte"
    Siguiendo el método
    tradicional de los catedráticos de física,
    formuló el problema en forma de tema para una tesis y se lo
    ofreció a James P. Gordon, alumno licenciado de la
    universidad de
    Columbia. Tres años mas tarde, Gordon, Townes y Herbert
    Zeiger habían logrado construir en Columbia el primer
    máser (amplificación de microondas por
    emisión estimulada de radiación).

    Durante los años siguientes proliferaron los
    máseres. Debido a que la física de
    éstos era fascinante, el nuevo campo atrajo a numerosos
    investigadores, pero por desgracia se encontraron pocas
    aplicaciones para los aparatos en cuestión. Una de sus
    utilidades consiste en amplificar las señales que los
    radioastrónomos reciben del espacio lejano, y en las
    comunicaciones
    por medio de satélite, y se usan además come medida
    de frecuencias en los relojes atómicos de
    ultraprecisión. Sin embargo, la gama de frecuencias que
    amplifica es excesivamente limitada para la mayoría de las
    aplicaciones electrónicas. Los físicos deseaban ir
    más allá, y no tardaron en comenzar a investigar
    otras zonas del espectro electromagnético, en especial las
    longitudes de onda de la luz infrarroja y visible. Y así
    comenzó la gran carrera.

    LA
    CARRERA EN POS DEL PRIMER LÁSER

    Entonces fue cuando comenzó a ganar interés
    y empezaron las querellas. En septiembre de 1957, Townes
    esbozó un proyecto para la
    construcción de un "máser
    óptico" que emitiría luz visible. Y se puso en
    contacto con su viejo amigo Arthur Schawlow, que entretanto
    había abandonado la universidad de
    Columbia para trabajar en los laboratorios Bell y había
    dejado de ser soltero al contraer matrimonio con la
    hermana de Townes. Entre ambos desarrollaron un plan detallado
    para la construcción de un láser.

    Gordon Gould entra en escena, Gould era estudiante
    licenciado de la facultad de física en la universidad de
    Columbia, donde Townes ejercía de catedrático. En
    realidad, el laboratorio
    que utilizaba se encontraba a pocos metros del despacho de
    Townes, y generalmente se le ha descrito como alumno suyo, pero
    eso equivale a tergiversar los hechos. Townes ha aclarado que en
    cierta ocasión le dio algunas clases, pero que no era su
    alumno, dado que no dirigía su investigación. Puesto que Gould y Townes
    llegarían eventualmente a disputarse los derechos de cierta patente,
    la naturaleza de
    la relación que existía entre ambos es
    trascendental. En realidad, Gould era alumno de Polykarp Kusch,
    ganador del premio Nobel.

    Gould admite que se inspiró en el máser y
    en las ideas de Townes. Estaba obsesionado por la idea de
    construir un artefacto que emitiese luz en lugar de microondas,
    pero, puesto que no logró que Kusch aceptase el proyecto para su
    doctorado, decidió emprenderlo por cuenta propia. En
    noviembre de 1957, transcurridos apenas dos meses desde que
    Townes hubiera esbozado su máser óptico, Gould
    comenzó a describir su propia idea para la construcción de un aparato semejante
    utilizando -al parecer por primera vez- el término
    láser. Prosiguió con la exposición de sus
    planes para la construcción de un láser y
    aprovechó la oportunidad para hacer proféticas
    declaraciones. Gould asegura que admitió, antes de que lo
    hicieran otros pioneros del láser, que seria posible
    conseguir densidades de energía hasta entonces
    inalcanzables. Puntualizó que la segunda ley de termodinámica no limita el brillo del
    láser. Dicha ley afirma que la
    temperatura de
    una superficie calentada per un haz procedente de una fuente
    radicación térmica no puede exceder la temperatura de
    la fuente. Gould comprendió que el láser
    sería una fuente de luz no térmica y, por
    consiguiente, capaz de generar temperaturas muy superiores a la
    suya. En la práctica, esto significa que un láser
    que opere a temperatura
    ambiente es
    capaz de producir un haz que llegue a fundir el acero. Un haz de
    luz láser debidamente focalizado podría ser
    utilizado para generar una fusión
    termonuclear, según pronosticó Gould en sus notas,
    además de afirmar que el láser podría
    emplearse para establecer comunicaciones
    con la luna.

    Tras completar sus notas, Gould se dirigió al
    propietario de una confitería de Nueva York llamado Jack
    Gould, con el que no tenía parentesco alguno, para que las
    certificase en calidad de
    testigo. Una reproducción de la primera página
    certificada del cuaderno de Gordon Gould se exhibe hoy en la
    Smithsonian Institution.

    Aproximadamente durante aquellos días, Townes
    llamó per teléfono a Gould para pedirle información relacionada con la
    lámpara de talio, sobre cuyo estudio preparaba su tesis
    doctoral. La excitación del talio está relacionada
    con la excitación de electrones que tiene lugar en el
    láser, o de lo que en aquella época era el
    propuesto láser. Sería importante conocer el
    momento justo en que tuvo lugar dicha conversación, punto
    sobre el que Townes y Gould no están de acuerdo. Gould
    afirma que había completado ya sus notas, pero Townes
    asegura que, según sus fichas, la
    llamada tuvo lugar unas tres semanas antes de que Gould
    escribiese sus primeras notas sobre el láser. Gould dice
    que dedujo de la conversación que Townes trabajaba sin
    duda en el mismo proyecto que
    él. Townes asegura que explicó a Gould lo que
    estaba haciendo, pero afirma que Gould no le dijo en aquellos
    mementos sobre sus planes.

    En todo caso, Gould se apresuró a visitar a un
    abogado especializado patentes, que no supo comprender la
    importancia del láser y le dio la errónea
    impresión de que tenia que resumir sus ideas a un nivel
    más práctico para poder
    patentarlas. Dadas las circunstancias, optó per no
    solicitar ninguna patente en aquellos momentos y esperó
    hasta abril de 1959. Sin embargo, Townes y Schawlow si lo
    hicieron. Transcurridos unos 7 meses, durante el verano de 1958
    solicitaron las patentes y mandaron detallado informe a la
    prestigiosa revista
    Physical Review, la cual lo publicó en diciembre de 1958.
    Gould, además de no solicitar inmediatamente la patente
    correspondiente, cometió el error de no publicar sus
    planes para la construcción de un láser en alguna
    revista
    científica, que es lo que suelen hacer los
    científicos con el fin de que sus colegas reconozcan sus
    ideas originales.

    Gould abandonó la universidad de
    Columbia sin doctorarse y se fue con sus ideas a una
    pequeña empresa de
    Syosset, Nueva York, Ilamada TRG Inc. La TRG utilizó las
    ideas de Gould en una propuesta a la Agencia de proyectos de
    investigación avanzados del departamento de
    Defensa (ARPA), que más adelante se denominaría
    Agencia de Proyectos de
    Investigación Avanzados de Defensa (DARPA).
    Lo que más le interesba al ejército fue el
    potencial calorífico del láser, y los planes
    de Gould para adaptar el láser a funciones
    bélicas causaron tal impacto en el Pentágono que en
    1959 decidieron otorgar un millón de dólares a la
    TRG en lugar de los 300.000 que la empresa
    había solicitado.

    EL
    SECRETO Y LA CAZA DE ROJOS

    El Pentágono estaba también lo bastante
    impresionado con las ideas de Gould como para proteger la
    investigación de la TRC con un minucioso
    cerco de seguridad, y los
    militares no tardaron en identificar un importante riesgo
    constituido per el propio Gordon Gould. A principios de los
    años cuarenta, Gould había coqueteado
    superficialmente con el marxismo o,
    según sus propias palabras, en aquella época
    "había contraído matrimonio con
    una mujer que se hizo
    comunista" y que en la actualidad ya no es su esposa. Esto
    ocurrió cuando trabajaba en el proyecto
    Manhattan, es decir, el que desarrolló la bomba
    atómica. Él y su esposa formaban parte de un
    grupo de
    estudio marxista dirigido por un delator del FBI. Según
    Gould, el individuo en cuestión era un provocador a sueldo
    a quien el FBI había obligado por medio del chantaje a
    convertirse en delator para la Agencia y a persuadir a cierta
    gente a que se uniesen al grupo. El
    interés
    de Gould hacia el socialismo
    acabó en desilusión cuando, en 1948, la
    Unión Soviética se apoderó de
    Checoslovaquia. Su esposa no compartía sus sentimientos y
    optaron per separarse.

    Sin embargo, Gould no lograría evitar la
    persecución que su breve asociación con el marxismo
    había desencadenado. En 1954 fue expulsado del colegio de
    la ciudad de Nueva York, donde trabajaba como profesor, y asegura
    que fue objeto de persecuciones per parte de "individuos como
    McCarthy". Y cuando en 1959, en plena guerra
    fría, la ARPA otorgó su contrato a la
    TRG, el historial de Gould bastó para que se le negase el
    permiso necesario desde el punto de vista de seguridad. No se
    le permitió que trabajase en su propio proyecto.

    Gould no abandonó la TRG, pero se vio obligado a
    trabajar separado de sus colegas, que disponían del
    permiso necesario. Había dos edificios: para quienes
    tenían permiso y otro para quienes no lo tenían.
    Gould bajaba en el segundo. Los investigadores del primero
    podían formular preguntas, pero no estaban autorizados a
    hablarle de lo que hacían. Sin embargo, Gould asegura que
    no le resultaba difícil estar al corriente de sus
    actividades a juzgar por las preguntas que le formulaban. Pero de
    lo que no cabe duda agrega, "es de que causaba retrasos
    considerables" Gould también se queja de las dificultades
    que supone atraer prestigiosos científicos cuando no se
    les puede explicar en que consiste el trabajo que
    se realiza.

    Townes y Schawlow no contaron con tal ayuda, por parte
    del Gobierno, y por
    consiguiente pudieron dedicarse a trabajar tranquilamente en el
    desarrollo del
    láser en la universidad de Columbia y en los laboratorios
    Bell, respectivamente. Había también otros equipos
    que se esforzaban en construir un láser lo antes posible.
    Recordemos que, a pesar de que Townes, Schawlow y Gould
    habían solicitado patentes y elaborado varias detalladas
    propuestas, y de que algunos rusos habían hecho otro
    tanto, hacia fines de los años cincuenta nadie
    había construido en realidad ningún láser.
    En aquella época se suponía que los gases
    constituirían los mejores elementos para la acción
    del láser; sin embargo, a todos les aguardaba una gran
    sorpresa.

    LA
    SORPRESA DE MALIBU

    Entre quienes observaban el ajetreo reinante, se
    encontraba un físico de los laboratorios de
    investigación de la compañía aérea
    Hughes, en Malibu, California, llamado Theodore H. Maiman.
    Éste había estado
    utilizando un rubí sintético como cristal para un
    máser y lo había estudiado con suma
    atención. Otros investigadores habían Ilegado, en
    general, a la conclusión de que el rubí no
    constituía el material adecuado para el láser
    debido a las características de los átomos en el
    interior del cristal, pero los cálculos de Maiman le
    convencieron de que seria apropiado.

    Trabajando solo y sin ayuda alguna por parte del
    Gobierno,
    Maiman construyó un pequeño artefacto que
    consistía en un cristal cilíndrico de rubí
    de un centímetro aproximado de diámetro, rodeado de
    una lámpara espiral intermitente. Los extremes de la barra
    de rubí habían sido cubiertos con el fin de que
    actuasen como espejos, condición necesaria para la
    oscilación del láser. Cuando el cristal
    recibía ráfagas de luz de unas millonésimas
    de segundo de duración, producía breves pulsaciones
    de luz Láser. El 7 de julio de 1960, Maiman
    comunicó a la prensa que
    había hecho funcionar el primer láser. Tan
    pequeño era el aparato, de unos escasos centímetros
    de longitud, que el encargado de relaciones
    públicas de la empresa Hughes
    no permitió que los periodistas lo fotografiasen y les
    ofreció en su lugar la fotografía
    de otro artefacto que todavía no había funcionado,
    pero que le parecía más impresionante debido a su
    mayor tamaño. En la era de las microcomputadoras y de los
    circuitos
    integrados, su actitud parece
    curiosa, pero en los años sesenta la mayor parte de los
    equipos electrónicos se construían todavía
    con voluminosas válvulas y de algún modo, lo mayor
    parecía mejor.

    El láser de Maiman producía unos 10.000
    vatios de luz, pero duraba escasamente unas millonésimas
    de segundo en un momento dado y correspondía a un extremo
    tan rojo del espectro luminoso que era casi invisible. Se
    precisaban delicados instrumentos para comprobar que las
    pulsaciones no eran simplemente fluorescentes, sino que
    correspondían a un tipo de luz que nadie había
    visto hasta entonces: la luz láser. La era del
    láser acababa de comenzar. Lamentablemente, las
    implicaciones del descubrimiento de Maiman no fueron evidentes en
    aquellos momentos para los redactores de una de las más
    prestigiosas publicaciones en su campo, la Physical Review
    Letters. Tras haber decidido en 1959 que los progresos en la
    física de
    los máseres ya no merecían ser publicados con
    urgencia (función primordial de la Physical Review
    Letters), optaron por rechazar el informe de
    Maiman.

    La segunda publicación de su elección era
    la prestigiosa, aunque menos especializada, revista
    británica Nature, donde en 1960 se apresuraron a publicar
    el artículo de Maiman que constaba escasamente de 300
    palabras y constituía, por consiguiente, el más
    sucinto informe
    jamás divulgado sobre un importante descubrimiento
    científico. A pesar de su brevedad, el artículo
    permitió que se repitiese la hazaña de Maiman en
    varios laboratorios.

    COMIENZA EL GRAN AUGE

    Después de estudiar el trabajo de
    Maiman, los demás investigadores dirigieron
    rápidamente su atención a la construcción de
    otros modelos de
    láseres. Al principio, el progreso era lento. Durante el
    año 1960 se construyó el primer láser de
    gas y dos
    nuevos modelos de
    cristal, uno de los cuales era de Schawlow. En 1961 se
    descubrieron dos nuevos tipos de láser, uno de ellos
    debido al equipo de Gould de la TRG Inc. Al igual que el de
    Maiman, funcionaba por bombeo óptico, pero el material
    activo era vapor de cesio (un metal).

    El verdadero auge comenzó en 1962, y en 1965 la
    actividad del láser había sido observada en mil
    longitudes de onda diferentes, y ello sólo en los gases. Fueron
    muchos los que comenzaron a estudiar las posibles aplicaciones de
    los láseres a partir del momento en que se descubrieron.
    Una de ellas consistía en calcular la distancia a la que
    se encontraban ciertos objetos, y los militares no tardaron en
    aprovecharla para determinar la posición de los blancos.
    Los investigadores de los laboratorios Bell, entre otros,
    empezaron a estudiar su aplicación en el campo de las
    comunicaciones, como habían previsto en
    todo momento Townes y Schawlow.

    La fabricación comercial de los láseres
    tampoco se hizo esperar. Una de las primeras empresas en el
    nuevo campo fue la Korad Inc., fundada por Maiman en Santa
    Mónica, California, en 1962. No tardaron en aparecer
    otras. Muchas fracasaron y algunas son todavía
    pequeñas empresas con un
    puñado de empleados. Entre las que han logrado un gran
    éxito se encuentra Spectra-Physics Inc., radicada en
    Mountain View, California, cuyas ventas exceden
    los 100 millones de dólares anuales y sus acciones se
    cotizan en la Bolsa de Nueva York.

    Pronto comenzaron los pioneros del láser a
    cubrirse de honores. En 1964, Townes, Basov y Prokhorov
    compartieron el premio Nobel de física. A Townes se
    le otorgó la patente del máser, que, puesto que
    cubría toda amplificación por emisión
    estimulada fuere cual fuese la longitud de onda, afectaba
    también al láser. Townes y Schawlow compartieron
    una patente básica sobre el láser (es decir, un
    artefacto que opere especialmente en longitudes de onda
    ópticas e infrarrojas). A Maiman se le otorgó una
    patente por su láser de rubí y al fin
    consiguió hacerse con una suma considerable de dinero al
    vender su participación en Korad Inc. a la Union Carbide
    Corporation.

    EL
    RETORNO DE GORDON GOULD

    Entretanto, Gordon Gould parecía haberse
    esfumado. Townes y Schawlow estaban en posesión de la
    patente que él esperaba conseguir, habiéndosele
    anticipado en casi nueve meses. Cuando intentó que se
    reconociesen sus derechos a la solicitud de
    1959 se vio involucrado en cinco costosas y prolongadas acciones
    judiciales, propias del procedimiento
    utilizado por la oficina de
    patentes de Estados Unidos
    para determinar a quién corresponden los derechos de un invento
    determinado. En la primera de sus acciones,
    Gould se estrelló contra la patente de Townes y Schawlow.
    Esencialmente quedó desacreditado, y además se
    ganó la antipatía de numerosos miembros de la
    comunidad
    científica, debido al prestigio de los hombres a quienes
    se enfrentaba. A continuación Gould perdió otras
    dos batallas parecidas, pero ganó otras dos que,
    más adelante, constituirían las bases de las
    demás patentes que le iban a otorgar. A fin de cuentas su
    compañía había pagado 300.000 dólares
    en gastos judiciales
    y la mayor parte de las solicitudes habían caído en
    el olvido. En 1977 recuperó de su compañía
    el derecho de sus patentes y comenzó a insistir en las
    solicitudes personalmente. Incapaz de seguir financiando
    sucesivas batallas legales, Gould cedió parte de sus
    derechos de
    patente a una agencia de licencias y patentes de Nueva York
    llamada Refac Technology Development Corporation, a cambio de que
    la agencia se comprometiese a seguir tramitando las
    solicitudes.

    Los esfuerzos de Refac se vieron coronados al fin por el
    éxito. El 11 de octubre de 1977 le fue otorgada una
    patente a Gould relacionada con la técnica del bombeo
    óptico, que según hemos aclarado en el
    capítulo 3 es necesaria para el funcionamiento de muchos
    láseres. En 1979, Gould recibió una segunda patente
    que, al igual que la del bombeo óptico, hundía sus
    raíces en la solicitud de 1959 y cubría una amplia
    gama de aplicaciones del láser.

    Cuando Gould recibió su patente relacionada con
    el sistema de bombeo
    óptico, el asombro fue enorme en la industria del
    láser. Las patentes de Townes y Schawlow acababan de
    caducar y los fabricantes de láseres creían que ya
    no se verían obligados a seguir pagando derechos por la
    utilización de conceptos básicos sobre el
    láser. Entre aquellos a quienes afectaban las nuevas
    patentes se encontraban numerosos fabricantes de láseres
    industriales, así como otros de aplicaciones
    bélicas basados en el sistema de bombeo
    óptico, y cuando Refac les exigió el 5 por ciento
    manifestaron que no estaban dispuestos a aceptar la validez de
    las patentes en cuestión. Apenas acababa de ser otorgada
    la primera patente, cuando se presentó una denuncia por
    uso indebido del sistema de bombeo
    óptico contra la empresa
    denominada Control Laser
    Corporation, de Orlando, Florida, pero a los cuatro años
    no había llegado todavía el caso a los
    tribunales.

    Lo más probable es que el caso acabe ante el
    Tribunal Supremo, puesto que se trata de uno de los más
    complejos de la historia jurídica de
    Estados
    Unidos. Junto a las 18 densas páginas donde se
    describe la propia patente se encuentra un tomo de 500
    páginas detallando la historia legal de dicha patente, que
    debe ser cuidadosamente estudiado con el fin de determinar la
    validez.

    Las complejidades del caso incluyen al mismo tiempo
    enmarañadas cuestiones técnicas y minuciosos puntos
    jurídicos. Para que una patente resulte válida, la
    información contenida en ella debe ser lo
    suficientemente detallada como para que alguien que disponga de
    los conocimientos y los recursos
    necesarios en el momento de presentar la solicitud sea capaz de
    construir el artefacto descrito en ella. Sin embargo, Maiman ha
    puntualizado que Schawlow, Townes o Gould no habían
    construido ningún láser cuando solicitaron sus
    respectivas patentes, ni lo hicieron tampoco en un futuro
    inmediato. Por otra parte, transcurridos más de veinte
    años (a principios de
    1981), Gould y un colega suyo construyeron un láser
    sirviéndose -según Gould- de la información que aparecía en la
    solicitud de su patente y demás información e instrumentos de dominio
    público en el momento en que dicha patente fue solicitada
    en 1959. Apenas había acabado Gould de construir su
    láser y se disponía a mostrar ante los tribunales
    cuando surgió una nueva complicación. En el
    ejemplar de Science correspondiente al 3 de abril de 1981
    apareció un informe de un
    grupo de
    científicos del Godard Space Flight Center de la NASA,
    encabezado por Michael Mumma, según el cual habían
    detectado amplificación láser por bombeo
    óptico en la atmósfera de Marte.
    El equipo de Mumma descubrió que la luz del sol produce
    una inversión de población el dióxido de carbono entre
    75 y 90 km. sobre la superficie de Marte, provocando
    emisión estimulada amplificada -es decir, lo que nosotros
    denominamos amplificación láser- en la gama
    infrarroja. La Control Laser Corporation
    recibió la noticia con verdadero deleite, afirmando que el
    destello demostraba que la amplificación láser por
    bombeo óptico era fenómeno natural y por
    consiguiente no patentable.

    Las solicitudes de patente más recientes de Gould
    están también plagadas de complejidades. El caso
    comenzó cuando Refac decidió entablar un juicio con
    una pequeña empresa
    canadiense denominada Lumonics Inc., que se dedica a la
    fabricación de sistemas
    láser para grabar objetos. Entonces, la General Motors
    decidió intervenir en defensa Lumonics, y ahora parece
    haberse hecho cargo de la defensa del cargo. La GM alega que la
    patente no es válida, puesto que no se trata más de
    una extensión de un arte ya
    existente, que se remonta al año 212 A.C., cuando
    Arquímedes incendió la armada romana que sitiaba
    Sisa sirviéndose de una lupa. En esta situación se
    dan finalmente dos paradojas. Townes forma parte consejo de
    administración de la General Motors, si
    bien la empresa no
    tomó parte en la decisión de intervenir en el
    pleito. Además fue Townes el primero en observar en 1973,
    las emanaciones infrarrojas de la atmósfera de Marte,
    que en 1980, el equipo de Mumma demostraría que
    procedían de amplificación

    TEMAS DELICADOS

    Uno de los factores que ha contribuido al difícil
    reconocimiento de las retribuciones de Gould al desarrollo del
    láser, es el hecho de que no se ajustase a los procedimientos
    tradicionales de la comunidad
    científica. Se espera que los científicos se ocupen
    de patentar sus descubrimientos, pero también que
    describan sus investigaciones
    sin pérdida de tiempo en alguna
    publicación científica, con el doble
    propósito de informar a los demás
    científicos y establecer la prioridad de su trabajo. Para
    justificar el hecho de no haberse ajustado a dichas normas, Gould
    habla de presiones cronológicas, el conflicto
    potencial entre publicar y obtener patentes extranjeras, y el
    hecho de que, a causa de los militares, gran parte de su información constituía un secrete de
    Estado. Lo
    ocurrido ha contribuido (y sigue haciéndolo) a que el
    papel de Gould
    en la historia del láser cayese parcialmente en el
    olvido.

    Existe también otro aspecto sumamente delicado
    que hace referencia al trato de los estudiantes licenciados
    dedicados a la investigación. Muchos estudiantes se
    inspiran en ideas brindadas por sus catedráticos, pero
    también se da el caso de ciertos miembros de la facultad
    que están dispuestos a apropiarse las ideas de sus
    alumnos. Townes asegura que la mayoría de las ideas
    plasmadas en el cuaderno de Gould, así como en las
    solicitudes de sus patentes, son meras ampliaciones de las
    descripciones que Townes le ofreció en su día.
    Gould, por su parte, alega que sus ideas son originales. Es
    posible que los tribunales saquen sus propias conclusiones, pero
    es improbable que jamás resuelvan el asunto de una forma
    definitiva.

    A nivel personal
    todavía existe un evidente rencor entre ambos
    científicos. Townes nos dijo en fechas recientes que, en
    su opinión, son muchos los que han contribuido enormemente
    al desarrollo del
    láser, pero agregó que Gould no era uno de ellos.
    Gould afirma que Schawlow es «un individuo muy
    agradable» pero, aparte del comentario críptico
    «supongo que tiene sus necesidades», se niega a
    hablar de Townes. Cuando le preguntamos a Schawlow qué
    opinión le merecía Gould, el físico, por lo
    general repleto de jovialidad, se incomodó visiblemente y
    admitió que las solicitudes de patentes de Gould
    habían logrado disgustarle.

    La concesión de las patentes le ha proporcionado
    a Gould satisfacción emocional y financiera. Al vender
    finalmente la parte que le correspondía de las patentes,
    ha conseguido 300.000 dólares al contado y dos millones de
    dólares en obligaciones.
    Los compradores son también personajes curiosos en el
    juego de las
    patentes; se trata de una empresa de
    Ardmore, Pennsylvania, que se denominaba Panelrama Corporation, y
    que con el fin de realizar la compra liquidó una cadena de
    tiendas al por menor que trabajaba con pérdidas. Entonces
    Panelrama cambió de nombre y pasó a llamarse Patlex
    Corporation, puesto que esencialmente sus intereses en las
    patentes de Gould constituyen su único negocio. En el caso
    de que dichas patentes entren en vigor, Patlex, Gould, Refac y
    los abogados de Nueva Jersey que se ocupan del caso
    compartirán los derechos reales,
    que podrían llegar a representar decenas o incluso
    centenares de millones de dólares durante el
    período en que se hallen en vigor las patentes. El propio
    Gould estima que dichas patentes podrían reportar unos 10
    millones de dólares anuales, y su validez se extiende a lo
    largo de diecisiete años. Sin embargo, numerosos
    observadores en el mundo del láser creen que las
    solicitudes son excesivamente abstractas para tener validez y que
    incluso la patente relacionada con el bombeo óptico puede
    desmoronarse ante un concertado ataque
    jurídico.

    Al igual que la mayoría de los pioneros del
    láser, Gould se ha dedicado a otros campos. En la
    actualidad, con sus sesenta años ya cumplidos, es
    vicepresidente de una pequeña empresa de
    Gaithersburg, Maryland, que se dedica a la fabricación de
    equipos destinados a comunicaciones
    por fibra
    óptica y que se denomina Optelecom Inc. Su cliente
    más importante es el ejército, pero Gould espera
    que llegue el día en que el beneficio de sus patentes le
    permita decidir el campo en el que desee investigar, sin tener
    que preocuparse de los deseos de los militares. Ahora que ha
    logrado la concesión de sus patentes, Gould ha comenzado a
    recibir premios tales como el de inventor del año,
    otorgado por la Asociación en pro del progreso de la
    invención y la innovación. Sin embargo, a Gould ya poco le
    importa. «Nada tienen que ver esas patentes con mi
    orgullo», asegura, aunque me gustaría sacarles
    algún dinero».

    Tanto Townes como Schawlow han seguido brillantes
    carreras en el mundo académico y ambos han recibido
    innumerables premios. Townes es catedrático de
    física en la universidad de California, en Berkeley, y
    desde hace algún tiempo se ocupa
    primordialmente de radioastronomía y radiaciones
    infrarrojas, utilizando máseres y láseres para
    ciertos aspectos de su trabajo. Schawlow es catedrático de
    física en la universidad de Stanford, y utiliza
    láseres como herramientas
    para el estudio de las propiedades de la materia, sin
    ocuparse de los propios láseres. Gracias a su trabajo,
    Schawlow compartió con Nicolaas Bloembergen -físico
    de la universidad de Harvard que también participó
    activamente en el desarrollo
    inicial del láser- el premio Nobel de física de
    1981. Schawlow estaba de un humor excelente cuando hablamos con
    él el día en que se dio a conocer la noticia,
    puesto que ya no se vería obligado a aclarar que no
    había recibido ningún premio Nobel, como
    comúnmente, se suponía debido a su estrecha
    cooperación con Townes en el desarrollo del
    láser.

    Después de muchos años en Korad Inc.,
    Maiman acabó también distanciándose de los
    láseres. Intentó abrirse camino en varios campos y
    durante varios años trabajó como asesor
    independiente antes de unirse a la TRW Inc. en calidad de
    vicepresidente encargado de tecnología y nuevas
    empresas.
    Muchos otros pioneros del láser, tales como Gordon, Zieger
    y Weber, han
    abandonado a su vez la investigación activa en dicho
    campo.

    Entre los primeros investigadores, los que siguen mas
    estrechamente vinculados con la investigación del
    láser son Basov y Prokhorov. Basov es director del
    instituto de física Lebedev, de Moscú, y miembro
    del Parlamento soviético. Prokhorov es subdirector del
    instituto Lebedpv. Ambos científicos dirigen grandes
    equipos dedicados a la investigación relacionada con el
    láser y sus nombres aparecen con regularidad en los
    artículos sobre dicho campo.

    Aplicaciones del láser

    Los posibles usos del láser son casi ilimitados.
    El láser se ha convertido en una herramienta valiosa en la
    industria, la
    investigación científica, la
    tecnología
    militar o el arte.

    Industria

    Es posible enfocar sobre un punto pequeño un haz
    de láser potente, con lo que se logra una enorme densidad de
    energía. Los haces enfocados pueden calentar, fundir o
    vaporizar materiales de
    forma precisa. Por ejemplo, los láseres se usan para
    taladrar diamantes, modelar máquinas herramientas,
    recortar componentes microelectrónicos, calentar chips
    semiconductores, cortar patrones de moda,
    sintetizar nuevos materiales o
    intentar inducir la fusión
    nuclear controlada (véase Energía
    nuclear). El potente y breve pulso producido por un
    láser también hace posibles fotografías de
    alta velocidad con
    un tiempo de
    exposición de algunas billonésimas de segundo. En
    la construcción de carreteras y edificios se utilizan
    láseres para alinear las estructuras.

    Soldador láser

    Investigación
    científica

    Los láseres se emplean para detectar los
    movimientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas
    geodésicas. También son los detectores más
    eficaces de ciertos tipos de contaminación atmosférica. Los
    láseres se han empleado igualmente para determinar con
    precisión la distancia entre la Tierra y la
    Luna y en experimentos de
    relatividad. Actualmente se desarrollan conmutadores muy
    rápidos activados por láser para su uso en
    aceleradores de partículas, y se han diseñado
    técnicas que emplean haces de láser para atrapar un
    número reducido de átomos en un vacío con el
    fin de estudiar sus espectros con una precisión muy
    elevada. Como la luz del láser es muy direccional y
    monocromática, resulta fácil detectar cantidades
    muy pequeñas de luz dispersa o modificaciones en la
    frecuencia provocadas por materia.
    Midiendo estos cambios, los científicos han conseguido
    estudiar las estructuras
    moleculares. Los láseres han hecho que se pueda determinar
    la velocidad de
    la luz con una precisión sin precedentes; también
    permiten inducir reacciones químicas de forma selectiva y
    detectar la existencia de trazas de sustancias en una muestra.
    Véase Análisis químico;
    Fotoquímica.

    Comunicaciones

    La luz de un láser puede viajar largas distancias
    por el espacio exterior con una pequeña reducción
    de la intensidad de la señal. Debido a su alta frecuencia,
    la luz láser puede transportar, por ejemplo, 1.000 veces
    más canales de televisión
    de lo que transportan las microondas.
    Por ello, los láseres resultan ideales para las comunicaciones
    espaciales. Se han desarrollado fibras ópticas de baja
    pérdida que transmiten luz láser para la
    comunicación terrestre, en sistemas
    telefónicos y redes de computadoras.
    También se han empleado técnicas láser para
    registrar información con una densidad muy
    alta. Por ejemplo, la luz láser simplifica el registro de un
    holograma, a partir del cual puede reconstruirse una imagen
    tridimensional mediante un rayo láser.

    Medicina

    Con haces intensos y estrechos de luz láser es
    posible cortar y cauterizar ciertos tejidos en una
    fracción de segundo sin dañar al tejido sano
    circundante. El láser se ha empleado para
    ‘soldar’ la retina, perforar el cráneo,
    reparar lesiones y cauterizar vasos sanguíneos.
    También se han desarrollado técnicas láser
    para realizar pruebas de
    laboratorio en
    muestras biológicas pequeñas.

    Tecnología militar

    Los sistemas de
    guiado por láser para misiles, aviones y satélites
    son muy comunes. La capacidad de los láseres de colorante
    sintonizables para excitar de forma selectiva un átomo o
    molécula puede llevar a métodos
    más eficientes para la separación de
    isótopos en la fabricación de armas
    nucleares.

    Láser atómico

    En enero de 1997, un equipo de físicos
    estadounidenses anunció la creación del primer
    láser compuesto de materia en vez
    de luz. Del mismo modo que en un láser de luz cada
    fotón viaja en la misma dirección y con la misma longitud de onda
    que cualquier otro fotón, en un láser
    atómico cada átomo se
    comporta de la misma manera que cualquier otro átomo,
    formando una "onda de materia"
    coherente.

    Los científicos confían en las numerosas e
    importantes aplicaciones potenciales de los láseres
    atómicos, aunque presenten algunas desventajas
    prácticas frente a los láseres de luz debido a que
    los átomos están sujetos a fuerzas gravitatorias e
    interaccionan unos con otros de forma distinta a como lo hacen
    los fotones.

    Índice

    Introducción

    ¿QUÉ ES UN
    LÁSER?
    *

    ¿PARA QUÉ SIRVEN LOS
    LÁSERES?
    *

    LA HISTORIA DEL RAYO LÁSER *

    EL MAESTRO COLOCÓ LA PRIMERA
    PIEDRA
    *

    LA CARRERA EN POS DEL PRIMER
    LÁSER
    *

    EL SECRETO Y LA CAZA DE ROJOS *

    LA SORPRESA DE MALIBU *

    COMIENZA EL GRAN AUGE *

    EL RETORNO DE GORDON GOULD *

    TEMAS DELICADOS *

    Aplicaciones del láser *

    Industria *

    Investigación
    científica
    *

    Comunicaciones *

    Medicina *

    Tecnología militar *

    Láser atómico *

     

     

    Autor:

    Mariano Nicolás Ruiz, 14 años

    mnruiz[arroba]hotmail.com

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