Lo vimos con la creación de la bombilla eléctrica a finales del siglo XIX, con la carrera espacial durante la Guerra Fría y más recientemente con el desarrollo de la vacuna contra el Covid-19. El espíritu de competencia suele estar presente en el mundo de los avances científicos cuando una idea en potencia se encuentra con una necesidad social (y un tanto política).
El láser es considerado junto la computadora como uno de los inventos más representativos de la primera mitad siglo XX y ambos comparten una receta muy similar: Partieron de proyectos muy conceptuales pero avanzaron significativamente en muy poco tiempo gracias a una fuerte inversión gubernamental y empresarial; a su vez, contaron con la participación y aportación de diversos físicos e ingenieros (que no necesariamente trabajaron en el mismo equipo), sazonado finalmente con un periodo de crisis sociopolítica internacional, resultado de las tensiones posteriores de la Segunda Guerra Mundial.
Pero vayamos al origen, la primera mención fue con Albert Einstein quien propuso en 1916 que los fotones podían estimular la emisión de otros fotones idénticos a partir de átomos excitados. Después Rudolf Ladenburg (otro físico atómico alemán) reportó evidencia indirecta de esta emisión estimulada en 1928, sin embargo, los físicos de la época llamaron al efecto «absorción negativa» y lo consideraron de poca importancia práctica. Tiempo después, en 1940, el físico ruso Valentin A. Fabrikant sugirió que la emisión estimulada en una descarga de gas podría amplificar la luz en condiciones adecuada pero realmente no le dio una verdadera continuidad a su proyecto.
Sería después de la Segunda Guerra Mundial, cuando se tomaron estas investigaciones con mayor seriedad. Por ejemplo, los físicos Willis Lamb y Robert Retherford se dieron cuenta que la resonancia magnética nuclear podía producir inversiones de población*, y a su vez, Edward Purcell y Robert Pound utilizaron este efecto para observar la emisión estimulada de ondas de radio.
[box] * La inversión de población es la redistribución de los niveles de energía atómica para que pueda ocurrir la acción de un láser. Normalmente en un sistema equilibrado hay más átomos en estado de baja energía y aunque la absorción/emisión de energía sea continua, la distribución estadística (o población) de átomos es constante. Cuando esta distribución se altera con energía, se produce una inversión de población en la que existirán más átomos en estados de mayor energía que en baja. Enciclopedia Británica [/box]
Pero fue Charles Townes quien al retomar de manera más experimental las propuestas de Einstein dio el siguiente gran paso al sugerir que esta emisión estimulada a frecuencias de microondas podría oscilar en una cavidad resonante y en 1954, junto con su alumno James Gordon, demostraron el primer M.A.S.E.R. o Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificación de Microondas por Emisión Estimulada de la Radiación), dirigiendo moléculas de amoniaco excitadas hacia una resonador.
A partir de este momento, subió al escenario un tercer protagonista (¿o antagonista?): La Patente.
Poco después del lanzamiento del Sputnik en octubre de 1957, Townes compartió parte de sus avances con algunos de sus colegas, entre los que se encontraba Gordon Gould, en aquel entonces estudiante de doctorado de la universidad de Columbia. Ambos intercambiaron un par de ideas sobre sus respectivos proyectos y siguieron adelante de manera independiente.
A partir de ese momento, diversas fuentes mencionan lo importante que fue para Gould el ser un inventor y oficialmente fue él quien acuñó el término láser junto con una serie de bosquejos que describían su fabricación para asegurar una patente. De hecho, la anécdota describe que el 13 de noviembre de 1957 fue con su tendero (quien también era notario) para que validara sus documentos denominados «Algunos cálculos aproximados sobre la viabilidad de un LÁSER: Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación.»
[box] Cabe señalar que ese cuaderno se convertiría en la base de una futura batalla de patentes que duraría más de 30 años. El sistema norteamericano entrega la autoría a quien presente primero por escrito el desarrollo de un producto y no necesariamente el invento en físico, gracias a esto se le daría a Gould la patente y lo convertiría en multimillonario. [/box]
Y aunque en esos papeles ya se desglosaba una serie de procedimientos e hipótesis para su diseño con todo y sellos notariados, aún existían varias interrogantes entre los científicos que trabajaban con esa tecnología para verdaderamente demostrar su funcionalidad, por ejemplo, aún no sabían cómo provocar una inversión de población y qué utilizar como medio activo.
Townes y su colega Arthur Schawlow buscaron responderlas con la propuesta de usar potasio pero consideraron que requería una fuente de luz que coincidiera con precisión con una línea de absorción. Estas interrogantes llevaron unos años más.
Finalmente, quien tuvo la idea más atinada fue Theodore Maiman, quien propuso el uso de rubíes, pues con anterioridad los había empleado en algunos experimentos con un maser de microondas. Al deslizar una pequeña varilla de rubí dentro de la bobina de una lámpara para fotografía y encerrar el conjunto en un cilindro reflectante, enfocó una intensa luz en la varilla de rubí. Su diseño fue probado un 16 de mayo de 1960, al aumentar gradualmente el voltaje de la lámpara hasta que los pulsos de luz roja se hicieron más brillantes, dando como resultado el efecto de un láser. En términos técnicos se puede decir Maiman fue realmente quien presentó un modelo de prueba de un láser en funcionamiento.
[box] En el mismo año de 1960 Ali Javan, William R. Bennett y Donald Herriott construyeron el primer láser con helio y neón, llamado MASER óptico a gas, capaz de producir un rayo infrarrojo. Tres años más tarde, K. Patel desarrolló otro de dióxido de carbono en los Laboratorios Bell en Nueva Jersey. [/box]
Poco después de estos avances, los medios se tomaron la libertad de imaginar el potencial de esta tecnología. Era el periodo de la Guerra Fría y por supuesto que si Estados Unidos contaba con el desarrollo sustancial de algún invento innovador, el público se sentiría animado, por lo que nunca faltaron encabezados de periódicos que prometían iluminar la luna, matar instantáneamente o realizar cirugías milagrosas.
Stuart Loory, periodista encargado del artículo «The Incedible Laser» citó al Jefe de Estado Mayor de la Fuerza Aérea, Curtis LeMay: «La pistola de rayos de la muerte sería lo suficientemente pequeña como para llevarla o usarla como brazo lateral, al igual que las ‘pistolas de rayos’ de tantas películas y cómics.» También Informó que el 95% del dinero de la investigación láser del gobierno se destinó a proyectos militares, muchos clasificados. Los analistas de mercado predijeron los radares láser en el campo de batalla en 1964 y la transmisión de energía láser desde el suelo a los satélites en 1965.
Como otro dato anecdótico, Arthur Schawlow, molesto por este tipo de publicaciones amarillistas, instaló en la puerta de su laboratorio una nota que decía: «Para láseres creíbles, vea el interior.»
La frase tan reiterada y atribuida a un colega de Meiman, Irnee D’Haenens sobre que el láser es «una solución en busca de un problema» da cuenta de cómo ni los propios científicos tenían claro qué se podría hacer con esta tecnología y en gran medida esto permitió que la gente y los medios se dieran a la tarea de imaginar por ellos hasta dónde serían capaces de llegar con un poder así.
Lo que si fue un hecho, es que el éxito de este invento no solo le pertenece a un solo personaje. Fue el la conceptualización, el diseño, el ensayo y el error de muchos científicos que de forma no necesariamente voluntaria o simultánea (ni mucho menos con la intención de crear un rayo mortal) trabajaron en «equipo» desde sus respectivos laboratorios para aportar preguntas y soluciones que culminaron en una tecnología que hoy en día aún es capaz de ofrecer nuevas interrogantes.
FUENTES
Por qué la invención del láser generó un conflicto que duró 30 años
Beam: The Race to Make the Laser
The Laser in America 1950-1970
Short history of laser development
The first news report of the laser (1960)