Una revolución para la Óptica: La invención del láser

2015, Año de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz.

El 27 de enero de 2015 fallecía Charles H. Townes (1915-2015) a los 99 años de edad y Premio Nobel de Física en 1964. En el año 1953 Townes concibió el máser, un amplificador de microondas con el que producir un haz de radiación intensa. Este dispositivo sería el germen de una idea similar para estimular la luz visible y crear el láser, uno de los más importante y versátiles instrumentos científicos.

«Aunque el desarrollo del láser tiene sus orígenes en un trabajo de Einstein sobre emisión estimulada de radiación publicado en 1916, fue un artículo publicado en 1958 por dos físicos, Charles Townes y Arthur Schawlow, titulado «Infrared and Optical Masers», el que puso las bases teóricas que permitieron a Maiman construir el primer láser en 1960».

La revista de divulgación científica Mètode recuerda a Townes en la portada de su página Web recuperando el artículo «Una revolución para la óptica» que publiqué en dicha revista hace cinco años y que yo también recuerdo en esta entrada de mi blog.

En el año 2010 se cumplieron cincuenta años desde que el 16 de mayo de 1960, el físico e ingeniero estadounidense Theodore Maiman obtuvo la primera emisión láser, precursora de uno de los más importantes y versátiles instrumentos científicos de todos los tiempos. Este acontecimiento es, por tanto, muy importante no sólo para los que desarrollan su investigación en el campo de la óptica, sino también para otros investigadores de otras áreas que también utilizan láseres en su trabajo sino también para el público en general, el cual prácticamente todos los días utiliza dispositivos provistos de láseres. Los reproductores de CD, DVD y Blu-ray, los punteros láser, las impresoras láseres, los lectores de códigos de barras utilizados en muchos comercios o los sistemas de comunicaciones por fibra óptica que conectan la red global de Internet son sólo algunos ejemplos de aplicación del láser en nuestra vida cotidiana. También el láser tiene importantes aplicaciones industriales como el cortado de piezas, el guiado de maquinaria y robots en cadenas de fabricación o la medición precisa de distancias, y aplicaciones biomédicas en diversos tratamientos quirúrgicos, en la eliminación de la miopía o en el tratamiento de ciertos tumores. Incluso el láser se utiliza en los centros de belleza que continuamente nos bombardean con anuncios sobre depilación láser. Sin embargo, el láser es de gran importancia, no sólo por sus múltiples aplicaciones científicas y comerciales o por ser la herramienta fundamental de diversas tecnologías punteras, sino porque fue un factor crucial en el renacer de la óptica que tuvo lugar en la segunda mitad del siglo pasado. Alrededor del año 1950 muchos investigadores consideraban a la óptica como una disciplina científica con un gran pasado, pero sin visos de tener un gran futuro. En aquellos años eran los artículos científicos de otras partes de la física como la física nuclear y de partículas, la física del estado sólido o la electrónica tras la invención del transistor los que prácticamente copaban las revistas de física más prestigiosas. Sin embargo, el láser cambió esta percepción de forma drástica dando lugar a un desarrollo nuevo y vigoroso de la óptica. Puede decirse, sin riesgo a equivocarse, que el láser fue el revulsivo que reactivó muchos campos de la óptica de forma “explosiva” como la holografía, dando lugar además a otros nuevos como la optoelectrónica, la óptica no lineal o las comunicaciones ópticas.

La importancia del láser en nuestra sociedad es evidente. El mismo presidente de EE UU, Barack Obama, envió el pasado mes de mayo un mensaje presidencial a los responsables de LaserFest, iniciativa puesta en marcha en EE UU para celebrar el cincuenta aniversario del funcionamiento del primer láser de trabajo y educar al público en general sobre los beneficios de este dispositivo. El mensaje señalaba que el láser es «uno de los inventos más importantes y versátiles del siglo xx» y reconocía que el «trabajo teórico intensamente creativo» que condujo al desarrollo del láser fue «seguido por una ingeniería innovadora y una espectacular diversidad de aplicaciones que han proporcionado beneficios económicos inimaginables inicialmente». Obama continuó diciendo que espera «con verdadera emoción los nuevos avances en este campo y las nuevas aplicaciones seguramente hoy aún impensables». (artículo publicado en MÈTODE, revista de divulgación de la investigación de la Universitat de València).

Lee el artículo completo publicado en la revista MÈTODE, Nº 67 (2010)

Charles Townes (1915-2015) presenta el máser a la prensa en Nueva York en 1955 / AP

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«Las tecnologías de la luz son hoy motor económico»

Augusto Beléndez Vázquez abrirá mañana, a las 20 horas, en el Ateneo Albacetense, el ciclo de conferencias 2015 Año Internacional de la Luz, con Maxwell y la teoría electromagnética de la luz. El catedrático de Física Aplicada de la Universidad de Alicante, director del Instituto de Física Aplicada a las Ciencias y las  Tecnologías y RSEF, comentó a La Tribuna de Albacete distintos aspectos sobre esta charla.

Leer la entrevista completa publicada en LA TRIBUNA de Albacete el 27 de enero de 2015

Augusto Beléndez junto a uno de los láseres del Laboratorio del Grupo de Holografía y Procesado Óptico de la UA. Foto de Antonio García

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Conferencia “Maxwell y la Teoría Electromagnética de la Luz», miércoles 28 de enero a las 20:00 h

Dentro del ciclo de conferencias organizado con motivo del «Año Internacional de la Luz», el próximo día 28 de enero de 2015 a las 20:00, el Dr. Augusto Beléndez Vázquez, Catedrático de Física Aplicada del Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal de la Universidad de Alicante, impartirá la conferencia “Maxwell y la Teoría Electromagnética de la Luz”.

Esta conferencia está organizada por el Ateneo Albacetense y la Real Sociedad Española de Física y tendrá lugar en el Salón de Actos del Ateneo situado en la calle de la Feria nº 10 de Albacete.

Conferencia-Maxwell-Ateneo-Albacete

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Premios Nobel de Física en el Año de la Luz: Albert Michelson (1907)

Premio Nobel de Física 1907

«por sus instrumentos ópticos de precisión y las investigaciones espectroscópicas y metrológicas llevadas a cabo con ayuda de éstos»

Michelson

Albert Abraham Michelson (1852-1931) nació el 19 de diciembre de 1852 en Strzelno, una ciudad de la antigua Prusia y que ahora está en Polonia. Cuando tenía dos años, su familia emigró a los Estados Unidos. Realizó los estudios primarios y secundarios en San Francisco, tras lo cual entró en la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis en 1869. Obtuvo el grado de alférez en 1873 y tras una misión de dos años en las Indias Occidentales, se convirtió en instructor de Física y Química en la Academia hasta 1878. Tras un año trabajando en Washington, obtuvo permiso para continuar sus estudios en Europa. Durante dos años visitó las universidades de Berlín y Heidelberg, y el College de France y la École Polytechnique en París. Tras regresar a los Estados Unidos, dejó la Armada en 1881 y durante los diez años siguientes estuvo en diversos centro de investigación y universidades americanas como la Universidad de Clark, llegando a ser jefe del Departamento de Física de la nueva Universidad de Chicago. Se reincorporó a la Armada durante la Primera Guerra Mundial y al finalizar ésta a finales de 1918 regresó a la Universidad de Chicago. En 1929 renunció a su cátedra de Chicago para trabajar en el Observatorio del Monte Wilson, en Pasadena, California.

Durante toda su vida profesional, Michelson abordó distintos temas de Física, pero desde luego en el que destacó fue en Óptica. Desde el principio estuvo interesado en la determinación de la velocidad de la luz, para lo cual llevó a cabo mediciones muy precisas. En 1881 inventó el interferómetro que lleva su nombre (interferómetro de Michelson) y con ayuda de éste realizó en 1887 el famoso experimento junto con Edward Morley (experimento de Michelson y Morley) con el objetivo de determinar la velocidad de la Tierra respecto al éter. Sin embargo, la conclusión fue otra: la luz viaja a una velocidad constante en todos los sistemas de referencia inerciales. Uno de los puntos de partida de Einstein para elaborar su Teoría de la Relatividad Especial. Michelson utilizó la interferometría para llevar a cabo mediciones muy precisas y a petición del Comité Internacional de Pesas y Medidas, midió el metro estándar en términos de longitud de onda de la luz del cadmio. Inventó el espectroscopio “echallon” que está provisto de una red de difracción Echelle (del francés échelle, escalera) y adaptó el telémetro como parte del equipo la Marina estadounidense. Michelson también se interesó por la Astronomía Óptica y en 1920 con ayuda de la interferencia de la luz y una versión mejorada de su primer interferómetro –conocido ahora como interferómetro estelar de Michelson– midió el diámetro de la estrella supergigante Betelgeuse.

Michelson publicó numerosos artículos en revistas científicas así como varios libros, entre los que cabe reseñar “Experimental Determination of the Velocity of Light” (1902), “Light Waves and their Uses” (1899-1903) and “Studies in Optics” (1927).

Además de ser galardonado con el Premio Nobel de Física en 1907, Michelson recibió otros muchos premios otorgados muchas sociedades e instituciones científicas americanas y europeas: Medalla Matteucci (Societá Italiana, 1904), Medalla Copley (Royal Society, 1907), Medalla Elliot Cresson (Franklin Institute, 1912), Medalla Draper (National Academy of Sciences, 1916), Medalla Franklin (Franklin Institute, 1923), Medalla de la Royal Astronomical Society (1923), y Medalla Duddell (American Physical Society, 1929).

Fue presidente de la American Physical Society (1900), la American Association for the Advancement of Science (1910-1911), y la National Academy of Sciences (1923-1927). También fue fellow de la Royal Astronomical Society, la Royal Society of London y la Optical Society of America.

BIBLIOGRAFÍA

«Albert A. Michelson – Biographical». Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 20 Jan 2015.

«Albert A. Michelson». OSA History. The Optical Society of America. Web. 20 Jan 2015.

«Albert A. Michelson». From Wikipedia, the free encyclopedia. Web. 20 Jan 2015.

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Premios Nobel de Física en el Año de la Luz

Con motivo de la celebración este año 2015 del «Año de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz» iniciamos hoy una serie de posts sobre algunos de los Premios Nobel de Física relacionados con la luz.

Cada uno de ellos tendrá numerosos enlaces para que aquéllos que lo deseen puedan ampliar información sobre los premiados, su vida y sus investigaciones.

luz-2015

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