Un Premio Nobel de Física para una Nueva Forma de Manipular la Luz

Por: Dr. Olivier Alirol, Físico e investigador de Resonance Science Foundation 

Tres científicos recibieron el martes el Premio Nobel de Física, entre ellos la primera mujer que recibe el prestigioso galardón en 55 años, por la invención de la amplificación de pulsos con chirrido, o CPA. El premio, dotado con 9 millones de dólares suecos (alrededor de un millón de dólares), se entregará a Arthur Ashkin, de los Laboratorios Bell de Holmdel (Nueva Jersey), Gérard Mourou, de la Escuela Politécnica de Palaiseau (Francia), y Donna Strickland, de la Universidad de Waterloo (Canadá).

Se trata de una técnica para crear pulsos láser ultracortos, pero de altísima energía, necesarios en diversas aplicaciones. Es notable lo que se puede conseguir con los láseres en la investigación y en las aplicaciones, y hay muchas buenas razones para ello, como su coherencia, estabilidad de frecuencia y capacidad de control, pero para algunas aplicaciones, lo que realmente importa es la potencia bruta.

Con ello pudo utilizar la presión de la radiación de la luz para mover objetos diminutos, un viejo sueño de la ciencia ficción.

La Real Academia Sueca de las Ciencias

El método de amplificación de pulsos con chirrido ha permitido construir amplificadores de sobremesa que pueden generar pulsos con energías de milijulios y duración de femtosegundos, lo que permite alcanzar potencias máximas de varios teravatios. (1 TW = 1012 W, lo que corresponde a la potencia eléctrica de 1000 grandes centrales nucleares). Para obtener las mayores potencias de pico en los pulsos ultracortos, se utilizan sistemas de amplificación que constan de varios amplificadores regenerativos y/o multipasos, que se basan principalmente en cristales de titanio y zafiro. Dichos amplificadores pueden utilizarse, por ejemplo, para la generación de altos armónicos en chorros de gas. Las instalaciones a gran escala alcanzan incluso potencias máximas en el rango de los petavatios (1 PW = 1000 TW = 1015 W). También es posible utilizar amplificadores ópticos paramétricos (véase más adelante).

Estos pulsos láser de altísima energía se utilizan habitualmente en diversas aplicaciones:

-Tratamientos contra el cáncer: se utilizan en terapias de protones para tratar tumores de tejidos profundos
-Cirugía ocular con láser: se utiliza para abrir rápidamente el cristalino del ojo sin dañar el tejido circundante
-Productos comerciales: se utilizan para el mecanizado preciso de una amplia gama de materiales
-Estudio de los principios físicos fundamentales: La capacidad del CPA permite generar enormes cantidades de partículas cargadas y luz para calentar la materia hasta condiciones interiores estelares tan rápidamente que el material no sabe lo que ha pasado
-Tomar imágenes de procesos de fracciones de segundo: se utiliza para tomar imágenes ultrarrápidas de procesos de fracciones de segundo a nivel molecular con el fin de estudiar el comportamiento de los átomos.

La CPA es una técnica de vanguardia que se sigue utilizando para llevar los láseres a intensidades cada vez más altas. Ponemos mucha energía en pulsos cortos que son útiles para experimentos científicos, pero también para la industria, la medicina y las aplicaciones comerciales. Es realmente un avance fundamental.

Jonathan Zuegel, profesor de óptica en Rochester y científico principal del LLE

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