Diciembre de 1958: Invención del Láser

Charles Townes

Arthur Schawlow

De vez en cuando, se produce un avance científico que tiene un impacto revolucionario en la vida diaria. Un ejemplo de esto es la invención del láser, que significa amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. Pocas personas se dieron cuenta en el momento de su invención de que resultaría ser un dispositivo tan útil (y lucrativo), pero el láser finalmente lanzó un nuevo campo científico y abrió la puerta a lo que hoy es una industria multimillonaria.

El principio del láser se remonta a 1917, cuando Albert Einstein describió por primera vez la teoría de la emisión estimulada, pero el dispositivo práctico tiene sus raíces en la década de 1940 y principios de la década de 1950, particularmente el trabajo en espectroscopia de microondas, una poderosa herramienta para descubrir las características de una amplia variedad de moléculas, por los físicos Charles Townes, Arthur Schawlow y otros, y la posterior invención del máser (amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación).

Después del final de la Segunda Guerra Mundial, Townes estaba intrigado por la posibilidad de usar la emisión estimulada para sondear gases para espectroscopia molecular. A medida que la longitud de onda de la radiación de microondas se acortaba, sus interacciones con las moléculas se hacían más fuertes, lo que la convertía en una herramienta espectroscópica más potente. Townes y colegas de la Universidad de Columbia demostraron un máser en funcionamiento en 1953, dos años después de que investigadores de la Universidad de Maryland y los Laboratorios Lebedev de Moscú inventaran dispositivos similares de forma independiente.

Sin embargo, Townes se dio cuenta de que las longitudes de onda de la luz infrarroja y óptica, debido a que eran más cortas, serían herramientas aún más poderosas para la espectroscopia, y mencionó la idea de extender el principio de máser a longitudes de onda más cortas a Schawlow mientras visitaba este último en los Laboratorios Bell. A Schawlow se le ocurrió la idea de organizar un conjunto de espejos, uno en cada extremo de la cavidad del dispositivo, para hacer rebotar la luz hacia adelante y hacia atrás, eliminando así la amplificación de los haces que rebotan en otras direcciones. Pensó que esto les permitiría ajustar las dimensiones para que el láser solo tuviera una frecuencia que se pudiera seleccionar dentro de un ancho de línea dado, y que el tamaño del espejo se pudiera ajustar para que incluso un ligero movimiento fuera del eje pudiera amortiguarse. También sugirió el uso de ciertos materiales de estado sólido para los láseres.

Ocho meses más tarde, los dos hombres escribieron un artículo sobre la prueba de concepto de su trabajo, publicado en la edición de diciembre de 1958 de the Physical Review (Vol. 112, No. 6, pp. 1940-1949), y recibió una patente para la invención del láser dos años más tarde, el mismo año que Theodore Maiman construyó el primer láser en funcionamiento en Hughes Aircraft Company. Townes fue co-receptor del Premio Nobel de Física en 1964 por su trabajo fundamental en electrónica cuántica que proporcionó la base del principio máser/láser. El reconocimiento de Schawlow llegó mucho más tarde; compartió el Premio Nobel de 1981 por sus contribuciones al desarrollo de la espectroscopia láser.

Mientras que Townes y Schawlow son los nombres más a menudo asociados con la invención del láser debido a su papel de 1958 y su patente posterior, muchos otros hicieron contribuciones vitales. Tal vez sea por eso que la pregunta de quién inventó realmente el láser ha demostrado ser bastante litigiosa, debido en gran parte a los esfuerzos de Gordon Gould, un científico de Columbia y más tarde del Grupo de Investigación Técnica (TRG), para obtener derechos de patente basados en su cuaderno de investigación. Una entrada sobre sus ideas iniciales para el láser fue fechada y notariada en noviembre de 1957. Gould luchó durante décadas, y en 1973 el Tribunal de Aduanas y Apelaciones de Patentes de los Estados Unidos dictaminó que la patente original otorgada a Schawlow y Townes era demasiado general y no proporcionaba suficiente información para crear ciertos componentes clave. Gould finalmente obtuvo los derechos de patente, recibiendo su cuarta y última patente sobre láseres en 1988.

Aunque fue un avance técnico notable, en sus primeros años el láser no tenía muchas aplicaciones prácticas, ya que no era lo suficientemente potente para su uso en armamento basado en haces, y su capacidad para transmitir información a través de la atmósfera se vio gravemente obstaculizada por su incapacidad para penetrar en las nubes y la lluvia. Pero no pasó mucho tiempo para que los investigadores desarrollaran los primeros sistemas de observación láser y las primeras herramientas para la cirugía láser.

Hoy en día, los láseres son omnipresentes en el mercado comercial, se utilizan en reproductores de CD, en cirugía ocular correctiva, eliminación de tatuajes, líneas de montaje industriales, escáneres de supermercados, comunicaciones ópticas y almacenamiento de datos ópticos.

Lectura adicional:

Bromberg, Joan L.,» The Birth of the Laser», Physics Today, octubre de 1988, pp.26-33.

«A Laser Patent That Upsets the Industry», Business Week, 24 de octubre de 1977, pp.121-130.Hecht, Jeff, «Winning the Laser Patent War», Laser Focus World, diciembre de 1994, pp. 49-51.