TECNOLOGIA LASER

Ellseres un elemento muy til para la vida actual, hay lseres que realizan muchas tareas distintas, desdemedicinahasta trabajos industriales.Lahistoriadel lser est plagada deproblemasy peleas, pero tambin de acuerdos e innovaciones. Es sin duda una historia muy interesante.

QU ES UN LSER?Un lser es un aparato (o dispositivo) que produce un tipo muy especial deluz. Podemos imaginrnoslo como una superlinterna. Sin embargo, la luz procedente de un lser se diferencia de la de una linterna en cuatro aspectos bsicos:

1. La luz lser es intensa. No obstante, slo ciertos lseres son potentes. Aunque lo parezca, no se trata de una contradiccin. La intensidad es una medida de lapotenciapor unidad de superficie, e incluso los lseres que emiten slo algunos milivatios son capaces de producir una elevada intensidad en un rayo de un milmetro de dimetro. En realidad, su intensidad puede ser igual a la de la luz del sol. Cualquier lmpara ordinaria emite una cantidad de luz muy superior a la de un pequeo lser, pero esparcida por toda la sala. Algunos lseres pueden producir muchos miles de vatios continuamente; otros son capaces de producir billones de vatios en un impulso cuya duracin es tan slo la mil millonsima parte de un segundo.2. Los haces lser son estrechos y no se dispersan como los dems 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 dispersin que llega a perder suutilidad. Sin embargo, se han logrado reflejar haces lser de pocos vatios de potencia sobre la luna y su luz era todava lo suficientemente brillante para verla desdela tierra. Uno de los primeros haces lser que se dispar contra la luna en 1962 slo lleg6 a dispersarse cuatro kilmetros sobre la superficie lunar. No est mal si se considera que se haba desplazado cuatrocientos mil kilmetros!3. La luz lser es coherente. Esto significa que todas lasondasluminosas procedentes de un lser se acoplan ordenadamente entre s. 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 puado de piedrecitas en un lago. Lo nico que se crean son pequeas 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 enel aguade mayor magnitud. As acta un lser, y estapropiedadespecial puede tener diversas utilidades. Dicho de otro modo, una bombilla o un foco son como escopetas de cartuchos, mientras que un lser equivale a una ametralladora.4. Los lseres producen luz de un solocolor, o para decirlo tcnicamente, su luz es monocromtica. La luz comn contiene todos loscoloresde la luz visible (es decir, el espectro), que combinados se convierten en blanco. Los haces de luz lser han sido producidos en todos los colores del arco iris (si bien el ms comn es el rojo), y tambin en muchos tipos de luz invisible; pero un lser determinado slo puede emitir nica y exclusivamente un solo color. Existen lseres sintonizables que pueden ser ajustados para producir diversos colores, pero incluso stos no pueden emitir ms que un color nico en un memento dado. Determinados lseres, pueden emitir varias frecuencias monocromticas al mismotiempo, pero no un espectro continuo que contenga todos los colores de la luz visible como pueda hacerlo una bombilla. Adems, existen numerosos lseres que proyectan luz invisible, como la infrarroja y la ultravioleta.

PARA QU SIRVEN LOS LSERES?

La gama de usos de los lseres es sorprendente, hasta el punto de que alcanza una extensin mucho ms amplia que la concebida originariamente, por los cientficos que disearon los primerosmodelos(a pesar de que difcilmente lo admitiran), y supera en mucho la visin de los primeros escritores deciencia-ficcin, quienes en la mayora de los casos slo supieron ver en l un arma futurista, (aunque tampoco parecen dispuestos a confesar su falta de imaginacin). Tambin resulta sorprendente la gran variedad de lseres existentes.En un extremo de la gama se encuentran los lseres fabricados con minsculas pastillas semiconductoras, similares a las utilizadas encircuitoselectrnicos, con un tamao no superior al de un grano de sal. Gordon Gould uno de los pioneros en este campo, confes que le impresionaron cuando fueron presentados. En el extremo opuesto se encuentran los lseres blicos del tamao de un edificio, con los que experimenta actualmente el ejrcito, muy diferentes de las pistolas lanzarrayos que haban imaginado los escritores de ciencia-ficcin.En estelibrono slo nos hemos propuesto hablar de los lseres, sino tambin explicar sus actuales aplicaciones -as como las de un futuro prximo- y la forma en que afectarn, por consiguiente, nuestras vidas.Las tareas desempeadas por los lseres van de lo mundano a lo esotrico si bien comparten un elemento comn: son difciles o totalmente imposibles con cualquier otro instrumento. Los Lseres son unos aparatos relativamente caros y, por lo general, slo se utilizan por su propiedad de suministrar la forma y la cantidad de energa requeridas en el lugar deseado.Charles H. Townes, uno de los inventores del lser y ganador del Premio Nobel, ha dicho que, en su opinin, el lser abarcar una gama muy amplia de campos y lograr hacerlo prcticamente todo.

LAHISTORIA DEL RAYO LSER

EL MAESTRO COLOC LA PRIMERA PIEDRALa historia comenz en 1916, cuando Albert Einstein estudiaba elcomportamientode los electrones en el interior deltomo. Por regla general, los electrones son capaces de absorber o emitir luz. En realidad, los electrones emiten luz espontneamente sin ninguna intervencin externa. Sin embargo, Einstein previ la posibilidad de estimular los electrones para que emitiesen luz de una longitud de onda determinada. El estmulo se lo proporcionara una luz adicional de la misma longitud de onda. A pesar de que R. Ladenberg verific el pronstico de Einstein en 1928, nadie pens seriamente en construir un dispositivo basado en el fenmeno en cuestin hastaprincipiosde los aos cincuenta.Recordemos que lser significa amplificacin de la luz por emisin estimulada deradiacin. Einstein descubri la emisin estimulada, pero para fabricar un lser se precisa tambin amplificacin de dicha emisin estimulada.La primera propuesta conocida para la amplificacin de la emisin estimulada apareci en una solicitud de patente sovitica en el ao 1951, presentada por V.A. Fabrikant y dos de sus alumnos. Sin embargo, dicha patente no se public hasta 1959, y por consiguiente no afect a los dems investigadores. Fabrikant sigue siendo un misterio en la actualidad, uno de los olvidados en la ruta deinvestigacindel lser. En 1953, JosephWeber, de launiversidadde Maryland, propuso tambin la amplificacin de la emisin estimulada y, al ao siguiente, los rusos mencionados anteriormente, Basov y Prokhorov, escribieron un artculo explorando mucho mas a fondo elconcepto. Desde entonces, a Weber se le ha pasado a conocer mejor por susinvestigacionesen otro campo, el de la deteccin de ondas de gravedad basndose tambin en otra antigua idea de Albert Einstein.stas son las fechas oficiales correspondientes a la primera parte de la carrera del lser. Pero acaso el hecho ms significativo tuviese lugar en elbancode un parque de Washington DC durante la maana del 26 de abril de 1951. Charles H. Townes se encontraba en Washington para asistir a una reunin de fsicos y comparta la habitacin de suhotelcon Arthur Schawlow. En realidad, Townes asista a unaconferenciaen la que se hablaba de ondas milimtricas y Schawlow tomaba parte en otra reunin. Uno de los grandes intereses de Townes consista en generar ondas cortas para sus investigaciones, que era algo que no haba logrado todava. Townes, casado y con hijos menores, estaba acostumbrado a levantarse temprano, mientras que Schawlow, soltero, sola levantarse tarde. Cuando Townes se despert per la maana temprano, con el fin de no molestar a Schawlow, decidi ir a dar un paseo. Y fue precisamente en un banco del parque de Franklin, de Washington, donde se le ocurri la gran idea. Se dio repentinamente cuenta de las condiciones necesarias papa amplificar la emisin estimulada demicroondas. Como hemos visto con anterioridad, las microondas son ondas electromagnticas muy cortas, como por ejemplo, las que se utilizan en ciertos tipos de hornos. No se trata de ondas luminosas, y sin embargo la revelacin de Townes tuvo una importancia sumamente trascendental para el lser.La idea de Townes, segn sus propias palabras en aquella poca, "solo pareca factible en parte" Siguiendo elmtodotradicional de los catedrticos defsica, formul el problema en forma de tema para unatesisy se lo ofreci a James P. Gordon, alumno licenciado de la universidad de Columbia. Tres aos mas tarde, Gordon, Townes y Herbert Zeiger haban logrado construir en Columbia el primer mser (amplificacin de microondas por emisin estimulada de radiacin).Durante los aos siguientes proliferaron los mseres. Debido a que la fsica de stos era fascinante, el nuevo campo atrajo a numerosos investigadores, pero por desgracia se encontraron pocas aplicaciones para los aparatos en cuestin. Una de sus utilidades consiste en amplificar lassealesque los radioastrnomos reciben del espacio lejano, y en lascomunicacionespor medio de satlite, y se usan adems come medida de frecuencias en los relojes atmicos de ultraprecisin. Sin embargo, la gama de frecuencias que amplifica es excesivamente limitada para la mayora de las aplicaciones electrnicas. Los fsicos deseaban ir ms all, y no tardaron en comenzar a investigar otras zonas del espectro electromagntico, en especial las longitudes de onda de la luz infrarroja y visible. Y as comenz la gran carrera.

LA CARRERA EN POS DEL PRIMER LSEREntonces fue cuando comenz a ganarinters... y empezaron las querellas. En septiembre de 1957, Townes esboz unproyectopara laconstruccinde un "mser ptico" que emitira luz visible. Y se puso en contacto con su viejo amigo Arthur Schawlow, que entretanto haba abandonado la universidad de Columbia para trabajar en los laboratorios Bell y haba dejado de ser soltero al contraermatrimoniocon la hermana de Townes. Entre ambos desarrollaron unplandetallado para la construccin de un lser.Gordon Gould entra en escena, Gould era estudiante licenciado de la facultad de fsica en la universidad de Columbia, donde Townes ejerca de catedrtico. En realidad, ellaboratorioque 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 ocasin le dio algunas clases, pero que no era su alumno, dado que no diriga su investigacin. Puesto que Gould y Townes llegaran eventualmente a disputarse losderechosde cierta patente, lanaturalezade la relacin que exista entre ambos es trascendental. En realidad, Gould era alumno de Polykarp Kusch, ganador del premio Nobel.Gould admite que se inspir en el mser 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 logr que Kusch aceptase el proyecto para su doctorado, decidi emprenderlo por cuenta propia. En noviembre de 1957, transcurridos apenas dos meses desde que Townes hubiera esbozado su mser ptico, Gould comenz a describir su propia idea para la construccin de un aparato semejante utilizando -al parecer por primera vez- el trmino lser. Prosigui con laexposicinde sus planes para la construccin de un lser y aprovech la oportunidad para hacer profticas declaraciones. Gould asegura que admiti, antes de que lo hicieran otros pioneros del lser, que seria posible conseguir densidades de energa hasta entonces inalcanzables. Puntualiz que la segundaleydetermodinmicano limita el brillo del lser. Dicha ley afirma que latemperaturade una superficie calentada per un haz procedente de una fuente radicacin trmica no puede exceder la temperatura de la fuente. Gould comprendi que el lser sera una fuente de luz no trmica y, por consiguiente, capaz de generar temperaturas muy superiores a la suya. En la prctica, esto significa que un lser que opere a temperaturaambientees capaz de producir un haz que llegue a fundir elacero. Un haz de luz lser debidamente focalizado podra ser utilizado para generar unafusintermonuclear, segn pronostic Gould en sus notas, adems de afirmar que el lser podra emplearse para establecer comunicaciones con la luna.Tras completar sus notas, Gould se dirigi al propietario de una confitera de Nueva York llamado Jack Gould, con el que no tena parentesco alguno, para que las certificase encalidadde testigo. Unareproduccinde la primera pgina certificada del cuaderno de Gordon Gould se exhibe hoy en la Smithsonian Institution.Aproximadamente durante aquellos das, Townes llam pertelfonoa Gould para pedirleinformacinrelacionada con la lmpara de talio, sobre cuyo estudio preparaba su tesis doctoral. La excitacin del talio est relacionada con la excitacin de electrones que tiene lugar en el lser, o de lo que en aquella poca era el propuesto lser. Sera importante conocer el momento justo en que tuvo lugar dicha conversacin, punto sobre el que Townes y Gould no estn de acuerdo. Gould afirma que haba completado ya sus notas, pero Townes asegura que, segn susfichas, la llamada tuvo lugar unas tres semanas antes de que Gould escribiese sus primeras notas sobre el lser. Gould dice que dedujo de la conversacin que Townes trabajaba sin duda en el mismo proyecto que l. Townes asegura que explic a Gould lo que estaba haciendo, pero afirma que Gould no le dijo en aquellos mementos sobre sus planes.En todo caso, Gould se apresur a visitar a un abogado especializado patentes, que no supo comprender la importancia del lser y le dio la errnea impresin de que tenia que resumir sus ideas a un nivel ms prctico parapoderpatentarlas. Dadas las circunstancias, opt per no solicitar ninguna patente en aquellos momentos y esper 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 detalladoinformea la prestigiosarevistaPhysical Review, la cual lo public en diciembre de 1958. Gould, adems de no solicitar inmediatamente la patente correspondiente, cometi el error de no publicar sus planes para la construccin de un lser en alguna revista cientfica, que es lo que suelen hacer los cientficos con el fin de que sus colegas reconozcan sus ideas originales.Gould abandon la universidad de Columbia sin doctorarse y se fue con sus ideas a una pequeaempresade Syosset, Nueva York, Ilamada TRG Inc. La TRG utiliz las ideas de Gould en una propuesta a la Agencia deproyectosde investigacin avanzados del departamento de Defensa (ARPA), que ms adelante se denominara Agencia de Proyectos de Investigacin Avanzados de Defensa (DARPA). Lo que ms le interesba al ejrcito fue el potencialcalorfico del lser, y los planes de Gould para adaptar el lser afuncionesblicas causaron tal impacto en el Pentgono que en 1959 decidieron otorgar un milln de dlares a la TRG en lugar de los 300.000 quela empresahaba solicitado.

EL SECRETO Y LA CAZA DE ROJOSEl Pentgono estaba tambin lo bastante impresionado con las ideas de Gould como para proteger la investigacin de la TRC con un minucioso cerco deseguridad, y los militares no tardaron en identificar un importanteriesgoconstituido per el propio Gordon Gould. A principios de los aos cuarenta, Gould haba coqueteado superficialmente con elmarxismoo, segn sus propias palabras, en aquella poca "haba contrado matrimonio con unamujerque se hizo comunista" y que en la actualidad ya no es su esposa. Esto ocurri cuando trabajaba en el proyecto Manhattan, es decir, el que desarroll la bomba atmica. l y su esposa formaban parte de ungrupode estudio marxista dirigido por un delator del FBI. Segn Gould, elindividuoen cuestin era un provocador a sueldo a quien el FBI haba 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 inters de Gould hacia elsocialismoacab en desilusin cuando, en 1948, la Unin Sovitica se apoder de Checoslovaquia. Su esposa no comparta sus sentimientos y optaron per separarse.Sin embargo, Gould no lograra evitar la persecucin que su breve asociacin con el marxismo haba desencadenado. En 1954 fue expulsado del colegio de la ciudad de Nueva York, donde trabajaba comoprofesor, y asegura que fue objeto de persecuciones per parte de "individuos como McCarthy". Y cuando en 1959, en plenaguerrafra, la ARPA otorg sucontratoa la TRG, el historial de Gould bast para que se le negase el permiso necesario desde el punto de vista de seguridad. No se le permiti que trabajase en su propio proyecto.Gould no abandon la TRG, pero se vio obligado a trabajar separado de sus colegas, que disponan del permiso necesario. Haba dos edificios: para quienes tenan permiso y otro para quienes no lo tenan. Gould bajaba en el segundo. Los investigadores del primero podan formular preguntas, pero no estaban autorizados a hablarle de lo que hacan. Sin embargo, Gould asegura que no le resultaba difcil 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 tambin se queja de las dificultades que supone atraer prestigiosos cientficos cuando no se les puede explicar en que consisteel trabajoque se realiza.Townes y Schawlow no contaron con tal ayuda, por parte delGobierno, y por consiguiente pudieron dedicarse a trabajar tranquilamente en eldesarrollodel lser en la universidad de Columbia y en los laboratorios Bell, respectivamente. Haba tambin otros equipos que se esforzaban en construir un lser lo antes posible. Recordemos que, a pesar de que Townes, Schawlow y Gould haban solicitado patentes y elaborado varias detalladas propuestas, y de que algunos rusos haban hecho otro tanto, hacia fines de los aos cincuenta nadie haba construido en realidad ningn lser. En aquella poca se supona que losgasesconstituiran los mejores elementos para laaccindel lser; sin embargo, a todos les aguardaba una gran sorpresa.LA SORPRESA DE MALIBUEntre quienes observaban el ajetreo reinante, se encontraba un fsico de los laboratorios de investigacin de la compaa area Hughes, en Malibu, California, llamado Theodore H. Maiman. ste habaestadoutilizando un rub sinttico como cristal para un mser y lo haba estudiado con sumaatencin. Otros investigadores haban Ilegado, en general, a la conclusin de que el rub no constitua el material adecuado para el lser debido a las caractersticas de los tomos en el interior del cristal, pero los clculos de Maiman le convencieron de que seria apropiado.Trabajando solo y sin ayuda alguna por parte del Gobierno, Maiman construy un pequeo artefacto que consista en un cristal cilndrico de rub de un centmetro aproximado de dimetro, rodeado de una lmpara espiral intermitente. Los extremes de la barra de rub haban sido cubiertos con el fin de que actuasen como espejos, condicin necesaria para la oscilacin del lser. Cuando el cristal reciba rfagas de luz de unas millonsimas de segundo de duracin, produca breves pulsaciones de luz Lser. El 7 de julio de 1960, Maiman comunic a laprensaque haba hecho funcionar el primer lser. Tan pequeo era el aparato, de unos escasos centmetros de longitud, que el encargado de relaciones pblicas de la empresa Hughes no permiti que los periodistas lo fotografiasen y les ofreci en su lugar lafotografade otro artefacto que todava no haba funcionado, pero que le pareca ms impresionante debido a su mayor tamao. En la era de las microcomputadoras y de los circuitos integrados, suactitudparece curiosa, pero en los aos sesenta la mayor parte de los equipos electrnicos se construan todava con voluminosasvlvulasy de algn modo, lo mayor pareca mejor.El lser de Maiman produca unos 10.000 vatios de luz, pero duraba escasamente unas millonsimas de segundo en un momento dado y corresponda 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 correspondan a un tipo de luz que nadie haba visto hasta entonces: la luz lser. La era del lser acababa de comenzar. Lamentablemente, las implicaciones del descubrimiento de Maiman no fueron evidentes en aquellos momentos para los redactores de una de las ms prestigiosas publicaciones en su campo, la Physical Review Letters. Tras haber decidido en 1959 que los progresos en la fsica de los mseres ya no merecan ser publicados con urgencia (funcinprimordial de la Physical Review Letters), optaron por rechazar el informe de Maiman.La segunda publicacin de su eleccin era la prestigiosa, aunque menos especializada, revista britnica Nature, donde en 1960 se apresuraron a publicar el artculo de Maiman que constaba escasamente de 300 palabras y constitua, por consiguiente, el ms sucinto informe jams divulgado sobre un importante descubrimiento cientfico. A pesar de su brevedad, el artculo permiti que se repitiese la hazaa de Maiman en varios laboratorios.COMIENZA EL GRAN AUGEDespus de estudiar eltrabajode Maiman, los dems investigadores dirigieron rpidamente su atencin a la construccin de otros modelos de lseres. Al principio, el progreso era lento. Durante el ao 1960 se construy el primer lser degasy dos nuevos modelos de cristal, uno de los cuales era de Schawlow. En 1961 se descubrieron dos nuevos tipos de lser, uno de ellos debido al equipo de Gould de la TRG Inc. Al igual que el de Maiman, funcionaba por bombeo ptico, pero el material activo era vapor de cesio (un metal).El verdadero auge comenz en 1962, y en 1965 la actividad del lser haba sido observada en mil longitudes de onda diferentes, y ello slo en los gases. Fueron muchos los que comenzaron a estudiar las posibles aplicaciones de los lseres a partir del momento en que se descubrieron. Una de ellas consista en calcular la distancia a la que se encontraban ciertos objetos, y los militares no tardaron en aprovecharla para determinar la posicin de los blancos. Los investigadores de los laboratorios Bell, entre otros, empezaron a estudiar su aplicacin en el campo de las comunicaciones, como haban previsto en todo momento Townes y Schawlow.La fabricacin comercial de los lseres tampoco se hizo esperar. Una de las primerasempresasen el nuevo campo fue la Korad Inc., fundada por Maiman en Santa Mnica, California, en 1962. No tardaron en aparecer otras. Muchas fracasaron y algunas son todava pequeas empresas con un puado de empleados. Entre las que han logrado un granxitose encuentra Spectra-Physics Inc., radicada en Mountain View, California, cuyasventasexceden los 100 millones de dlares anuales y susaccionesse cotizan en la Bolsa de Nueva York.Pronto comenzaron los pioneros del lser a cubrirse de honores. En 1964, Townes, Basov y Prokhorov compartieron el premio Nobel de fsica. A Townes se le otorg la patente del mser, que, puesto que cubra toda amplificacin por emisin estimulada fuere cual fuese la longitud de onda, afectaba tambin al lser. Townes y Schawlow compartieron una patente bsica sobre el lser (es decir, un artefacto que opere especialmente en longitudes de onda pticas e infrarrojas). A Maiman se le otorg una patente por su lser de rub y al fin consigui hacerse con una suma considerable dedineroal vender su participacin en Korad Inc. a la Union Carbide Corporation.EL RETORNO DE GORDON GOULDEntretanto, Gordon Gould pareca haberse esfumado. Townes y Schawlow estaban en posesin de la patente que l esperaba conseguir, habindosele anticipado en casi nueve meses. Cuando intent que se reconociesen sus derechos a la solicitud de 1959 se vio involucrado en cinco costosas y prolongadas acciones judiciales, propias delprocedimientoutilizado por laoficinade patentes deEstados Unidospara determinar a quin corresponden los derechos de un invento determinado. En la primera de sus acciones, Gould se estrell contra la patente de Townes y Schawlow. Esencialmente qued desacreditado, y adems se gan la antipata de numerosos miembros de lacomunidadcientfica, debido al prestigio de los hombres a quienes se enfrentaba. A continuacin Gould perdi otras dos batallas parecidas, pero gan otras dos que, ms adelante, constituiran las bases de las dems patentes que le iban a otorgar. A fin decuentassu compaa haba pagado 300.000 dlares engastosjudiciales y la mayor parte de las solicitudes haban cado en el olvido. En 1977 recuper de su compaa el derecho de sus patentes y comenz a insistir en las solicitudes personalmente. Incapaz de seguir financiando sucesivas batallas legales, Gould cedi parte de sus derechos de patente a una agencia de licencias y patentes de Nueva York llamada Refac Technology Development Corporation, acambiode que la agencia se comprometiese a seguir tramitando las solicitudes.Los esfuerzos de Refac se vieron coronados al fin por el xito. El 11 de octubre de 1977 le fue otorgada una patente a Gould relacionada con la tcnica del bombeo ptico, que segn hemos aclarado en el captulo 3 es necesaria para el funcionamiento de muchos lseres. En 1979, Gould recibi una segunda patente que, al igual que la del bombeo ptico, hunda sus races en la solicitud de 1959 y cubra una amplia gama de aplicaciones del lser.Cuando Gould recibi su patente relacionada con elsistemade bombeo ptico, el asombro fue enorme en laindustriadel lser. Las patentes de Townes y Schawlow acababan de caducar y los fabricantes de lseres crean que ya no se veran obligados a seguir pagando derechos por la utilizacin de conceptos bsicos sobre el lser. Entre aquellos a quienes afectaban las nuevas patentes se encontraban numerosos fabricantes de lseres industriales, as como otros de aplicaciones blicas basados en el sistema de bombeo ptico, y cuando Refac les exigi el 5 por ciento manifestaron que no estaban dispuestos a aceptar la validez de las patentes en cuestin. Apenas acababa de ser otorgada la primera patente, cuando se present una denuncia por uso indebido del sistema de bombeo ptico contra la empresa denominadaControlLaserCorporation, de Orlando, Florida, pero a los cuatro aos no haba llegado todava el caso a los tribunales.Lo ms probable es que el caso acabe ante el Tribunal Supremo, puesto que se trata de uno de los ms complejos de la historia jurdica de Estados Unidos. Junto a las 18 densas pginas donde se describe la propia patente se encuentra un tomo de 500 pginas 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 enmaraadas cuestionestcnicasy minuciosos puntos jurdicos. Para que una patente resulte vlida, la informacin contenida en ella debe ser lo suficientemente detallada como para que alguien que disponga de los conocimientos y losrecursosnecesarios 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 haban construido ningn lser cuando solicitaron sus respectivas patentes, ni lo hicieron tampoco en un futuro inmediato. Por otra parte, transcurridos ms de veinte aos (a principios de 1981), Gould y un colega suyo construyeron un lser sirvindose -segn Gould- de la informacin que apareca en la solicitud de su patente y dems informacin e instrumentos dedominiopblico en el momento en que dicha patente fue solicitada en 1959. Apenas haba acabado Gould de construir su lser y se dispona a mostrar ante los tribunales cuando surgi una nueva complicacin. En el ejemplar de Science correspondiente al 3 de abril de 1981 apareci un informe de un grupo de cientficos del Godard Space Flight Center de la NASA, encabezado por Michael Mumma, segn el cual haban detectado amplificacin lser por bombeo ptico en laatmsfera de Marte. El equipo de Mumma descubri que la luz del sol produce unainversindepoblacinel dixido decarbonoentre 75 y 90 km. sobre la superficie de Marte, provocando emisin estimulada amplificada -es decir, lo que nosotros denominamos amplificacin lser- en la gama infrarroja. La Control Laser Corporation recibi la noticia con verdadero deleite, afirmando que el destello demostraba que la amplificacin lser por bombeo ptico era fenmeno natural y por consiguiente no patentable.Las solicitudes de patente ms recientes de Gould estn tambin plagadas de complejidades. El caso comenz cuando Refac decidi entablar un juicio con una pequea empresa canadiense denominada Lumonics Inc., que se dedica a la fabricacin desistemaslser para grabar objetos. Entonces, la General Motors decidi intervenir en defensa Lumonics, y ahora parece haberse hecho cargo de la defensa del cargo. La GM alega que la patente no es vlida, puesto que no se trata ms de una extensin de unarteya existente, que se remonta al ao 212 A.C., cuandoArqumedesincendi la armada romana que sitiaba Sisa sirvindose de una lupa. En esta situacin se dan finalmente dos paradojas. Townes forma parte consejo deadministracinde la General Motors, si bien la empresa no tom parte en la decisin de intervenir en el pleito. Adems fue Townes el primero en observar en 1973, las emanaciones infrarrojas de la atmsfera de Marte, que en 1980, el equipo de Mumma demostrara que procedan de amplificacinTEMAS DELICADOSUno de los factores que ha contribuido al difcil reconocimiento de las retribuciones de Gould al desarrollo del lser, es el hecho de que no se ajustase a losprocedimientostradicionales de la comunidad cientfica. Se espera que los cientficos se ocupen de patentar sus descubrimientos, pero tambin que describan sus investigaciones sin prdida de tiempo en alguna publicacin cientfica, con el doble propsito de informar a los dems cientficos y establecer la prioridad de su trabajo. Para justificar el hecho de no haberse ajustado a dichasnormas, Gould habla de presiones cronolgicas, elconflictopotencial entre publicar y obtener patentes extranjeras, y el hecho de que, a causa de los militares, gran parte de su informacin constitua un secrete de Estado. Lo ocurrido ha contribuido (y sigue hacindolo) a que el papel de Gould en la historia del lser cayese parcialmente en el olvido.Existe tambin otro aspecto sumamente delicado que hace referencia al trato de los estudiantes licenciados dedicados ala investigacin. Muchos estudiantes se inspiran en ideas brindadas por sus catedrticos, pero tambin se da el caso de ciertos miembros de la facultad que estn dispuestos a apropiarse las ideas de sus alumnos. Townes asegura que la mayora de las ideas plasmadas en el cuaderno de Gould, as como en las solicitudes de sus patentes, son meras ampliaciones de las descripciones que Townes le ofreci en su da. Gould, por su parte, alega que sus ideas son originales. Es posible que los tribunales saquen sus propias conclusiones, pero es improbable que jams resuelvan el asunto de una forma definitiva.A nivelpersonaltodava existe un evidente rencor entre ambos cientficos. Townes nos dijo en fechas recientes que, en su opinin, son muchos los que han contribuido enormemente al desarrollo del lser, pero agreg que Gould no era uno de ellos. Gould afirma que Schawlow es un individuo muy agradable pero, aparte del comentario crptico supongo que tiene sus necesidades, se niega a hablar de Townes. Cuando le preguntamos a Schawlow qu opinin le mereca Gould, el fsico, por lo general repleto de jovialidad, se incomod visiblemente y admiti que las solicitudes de patentes de Gould haban logrado disgustarle.La concesin de las patentes le ha proporcionado a Gould satisfaccin emocional y financiera. Al vender finalmente la parte que le corresponda de las patentes, ha conseguido 300.000 dlares al contado y dos millones de dlares enobligaciones. Los compradores son tambin personajes curiosos en eljuegode las patentes; se trata deuna empresade Ardmore, Pennsylvania, que se denominaba Panelrama Corporation, y que con el fin de realizar la compra liquid una cadena de tiendas al por menor que trabajaba con prdidas. Entonces Panelrama cambi de nombre y pas a llamarse Patlex Corporation, puesto que esencialmente sus intereses en las patentes de Gould constituyen su nico 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 compartirn losderechos reales, que podran llegar a representar decenas o incluso centenares de millones de dlares durante el perodo en que se hallen en vigor las patentes. El propio Gould estima que dichas patentes podran reportar unos 10 millones de dlares anuales, y su validez se extiende a lo largo de diecisiete aos. Sin embargo, numerosos observadores en el mundo del lser creen que las solicitudes son excesivamente abstractas para tener validez y que incluso la patente relacionada con el bombeo ptico puede desmoronarse ante un concertado ataque jurdico.Al igual que la mayora de los pioneros del lser, Gould se ha dedicado a otros campos. En la actualidad, con sus sesenta aos ya cumplidos, es vicepresidente de una pequea empresa de Gaithersburg, Maryland, que se dedica a la fabricacin de equipos destinados a comunicaciones por fibrapticay que se denomina Optelecom Inc. Suclientems importante es el ejrcito, pero Gould espera que llegue el da 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 concesin de sus patentes, Gould ha comenzado a recibir premios tales como el de inventor del ao, otorgado por la Asociacin en pro del progreso de la invencin y lainnovacin. Sin embargo, a Gould ya poco le importa. Nada tienen que ver esas patentes con mi orgullo, asegura, aunque me gustara sacarles algn dinero.Tanto Townes como Schawlow han seguido brillantes carreras en el mundo acadmico y ambos han recibido innumerables premios. Townes es catedrtico de fsica en la universidad de California, en Berkeley, y desde hace algn tiempo se ocupa primordialmente de radioastronoma y radiaciones infrarrojas, utilizando mseres y lseres para ciertos aspectos de su trabajo. Schawlow es catedrtico de fsica en la universidad de Stanford, y utiliza lseres comoherramientaspara el estudio de las propiedades de lamateria, sin ocuparse de los propios lseres. Gracias a su trabajo, Schawlow comparti con Nicolaas Bloembergen -fsico de la universidad de Harvard que tambin particip activamente en el desarrollo inicial del lser- el premio Nobel de fsica de 1981. Schawlow estaba de un humor excelente cuando hablamos con l el da en que se dio a conocer la noticia, puesto que ya no se vera obligado a aclarar que no haba recibido ningn premio Nobel, como comnmente, se supona debido a su estrecha cooperacin con Townes en el desarrollo del lser.Despus de muchos aos en Korad Inc., Maiman acab tambin distancindose de los lseres. Intent abrirse camino en varios campos y durante varios aos trabaj como asesor independiente antes de unirse a la TRW Inc. en calidad de vicepresidente encargado detecnologay nuevas empresas. Muchos otros pioneros del lser, tales como Gordon, Zieger y Weber, han abandonado a su vez la investigacin activa en dicho campo.Entre los primeros investigadores, los que siguen mas estrechamente vinculados con la investigacin del lser son Basov y Prokhorov. Basov es director del instituto de fsica Lebedev, de Mosc, y miembro del Parlamento sovitico. Prokhorov es subdirector del instituto Lebedpv. Ambos cientficos dirigen grandes equipos dedicados a la investigacin relacionada con el lser y sus nombres aparecen con regularidad en los artculos sobre dicho campo.

Aplicaciones del lserLos posibles usos del lser son casi ilimitados. El lser se ha convertido en una herramienta valiosa en la industria, lainvestigacin cientfica, la tecnologa militar o el arte.

IndustriaEs posible enfocar sobre un punto pequeo un haz de lser potente, con lo que se logra una enormedensidadde energa. Los haces enfocados pueden calentar, fundir o vaporizarmaterialesde forma precisa. Por ejemplo, los lseres se usan para taladrar diamantes, modelarmquinasherramientas, recortar componentes microelectrnicos, calentar chipssemiconductores, cortar patrones demoda, sintetizar nuevos materiales o intentar inducir la fusin nuclear controlada (vaseEnerga nuclear). El potente y breve pulso producido por un lser tambin hace posibles fotografas de altavelocidadcon un tiempo de exposicin de algunas billonsimas de segundo. En la construccin de carreteras y edificios se utilizan lseres para alinear lasestructuras.

Soldador lser

Investigacin cientficaLos lseres se emplean para detectar los movimientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodsicas. Tambin son los detectores ms eficaces de ciertos tipos decontaminacinatmosfrica. Los lseres se han empleado igualmente para determinar con precisin la distancia entre laTierray la Luna y enexperimentosde relatividad. Actualmente se desarrollan conmutadores muy rpidos activados por lser para su uso en aceleradores de partculas, y se han diseado tcnicas que emplean haces de lser para atrapar un nmero reducido de tomos en un vaco con el fin de estudiar sus espectros con una precisin muy elevada. Como la luz del lser es muy direccional y monocromtica, resulta fcil detectar cantidades muy pequeas de luz dispersa o modificaciones en la frecuencia provocadas por materia. Midiendo estos cambios, los cientficos han conseguido estudiar las estructuras moleculares. Los lseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz con una precisin sin precedentes; tambin permiten inducirreacciones qumicasde forma selectiva y detectar la existencia de trazas de sustancias en unamuestra.VaseAnlisisqumico; Fotoqumica.

ComunicacionesLa luz de un lser puede viajar largas distancias por el espacio exterior con una pequea reduccin de la intensidad de la seal. Debido a su alta frecuencia, la luz lser puede transportar, por ejemplo, 1.000 veces ms canales detelevisinde lo que transportan las microondas. Por ello, los lseres resultan ideales para las comunicaciones espaciales. Se han desarrollado fibras pticas de baja prdida que transmiten luz lser para lacomunicacinterrestre, en sistemas telefnicos yredes de computadoras. Tambin se han empleado tcnicas lser para registrar informacin con una densidad muy alta. Por ejemplo, la luz lser simplifica elregistrode un holograma, a partir del cual puede reconstruirse unaimagentridimensional mediante un rayo lser.

MedicinaCon haces intensos y estrechos de luz lser es posible cortar y cauterizar ciertostejidosen una fraccin de segundo sin daar al tejido sano circundante. El lser se ha empleado para soldar la retina, perforar el crneo, reparar lesiones y cauterizar vasos sanguneos. Tambin se han desarrollado tcnicas lser para realizarpruebasde laboratorio en muestras biolgicas pequeas.

Tecnologa militarLos sistemas de guiado por lser para misiles, aviones ysatlitesson muy comunes. La capacidad de los lseres de colorante sintonizables para excitar de forma selectiva un tomo o molcula puede llevar amtodosms eficientes para la separacin de istopos en la fabricacin dearmasnucleares.Lser atmicoEn enero de 1997, un equipo de fsicos estadounidenses anunci la creacin del primer lser compuesto de materia en vez de luz. Del mismo modo que en un lser de luz cada fotn viaja en la mismadirecciny con la misma longitud de onda que cualquier otro fotn, en un lser atmico cada tomo se comporta de la misma manera que cualquier otro tomo, formando una "onda de materia" coherente.Los cientficos confan en las numerosas e importantes aplicaciones potenciales de los lseres atmicos, aunque presenten algunas desventajas prcticas frente a los lseres de luz debido a que los tomos estn sujetos a fuerzas gravitatorias e interaccionan unos con otros de forma distinta a como lo hacen los fotones.ndice