50 años del Láser

La estrella láser

En astronomía ha sido un éxito, sobre todo para los telescopios grandes de 8-10m de diámetro (Grantecan, el Telescopio de Canarias, 10m). La turbulencia atmosférica estorba la visión precisa (Newton ya se quejaba de ella y deseaba un telescopio en la cima de un monte muy alto). Las capas de aire caliente y frío deforman el rayo óptico y la solución adoptada ha sido insertar en el camino óptico del telescopio un espejo deformable, sostenido por un conjunto de actuadores, controlados con un ordenador.

El espejo necesita en el campo estelar una estrella de referencia, un haz de láser disparado por el astrónomo. El análisis del aspecto de la estrella artificial permite evaluar en tiempo real las perturbaciones a que está sometida la imagen. El ordenador reacciona muchas veces por segundo, con comandos que actúan a su vez sobre el espejo deformable, el cual adopta una forma que compensa los defectos de la imagen.

El sistema usa como estrella una natural de referencia, o un láser, una estrella artificial, que atraviesa las capas de la atmósfera en la dirección a que apunta el telescopio. El observador del gran telescopio observa la estrella artificial al lado del objeto celeste que desea estudiar. Debe haber poca separación entre la estrella láser y el objeto celeste en estudio (sólo algunos minutos de arco). El espejo deformable mejora mucho la calidad del telescopio, aumentando en ocasiones el poder de resolución hasta 40 veces. De poco sirve tener un espejo de 10m de diámetro si no se dispone de la estrella láser y el pequeño espejo deformable con sus actuadores. El éxito es mayor si se observa en el infrarrojo. Hay telescopios terrestres que han logrado una resolución igual y aun superior a la del Hubble Space telescope en órbita.

Arte y espectáculo

Recordamos aquí la exhibición del Museo Guggenheim (Bilbao) en 2004 Quantum Field X3, del artista japonés Hiro Yamagata, en la que se emplearon láseres de potencia media, ni los del NIF, ni los del CD, aptos para el arte y la diversión. La primera exhibición fue en 1969 en el Museo de Arte de Cincinnati. En 1970 el artista Bruce Nauman construyó un holograma en Finch College Museum of Art, de New York y ese mismo año, en la Expo mundial de Osaka, en los conciertos de rock y en los planetarios, los visitantes se asombraban al ver exhibiciones espectaculares con efectos láser, a veces al aire libre.

En 1971 se proyectó una imagen con rayos láser en el County Museum of Art (Los Angeles) y en 2008, Hope Street Project unió dos catedrales de Liverpool con un rayo láser verde, muy visible, y otros rayos no visibles, que transportaban voces, imágenes y música ambiental entre ambas catedrales.

El láser del siglo XXI

Cómo serán los nuevos láseres está clarísimo: pulsos más cortos y mayor potencia. Por citar un ejemplo,”Physics World” May 2010, del Institute of Physics, Bristol, Inglaterra. Hay coincidencia entre autores, principalmente “Where next for the laser? pág.53-56, en donde seis expertos exponen el tema.

Al acortar el pulso aumenta la potencia, pudiendo llegar no sólo al femtosegundo, sino también al attosegundo. A partir de un modesto pulso del 1ms, se puede generar una potencia nunca antes alcanzada.

El límite Schwinger es de 10 W29 cm-2, siete órdenes de magnitud mayor que el láser más potente actual. Pero en Europa está en marcha el Proyecto “Extreme Light Infrastructure” (ELI), que podrá alcanzar el nivel 1025W cm-2, según opinión de Manuel Hegelich, Director del Departamento de láseres de pulso corto de Los Alamos National Laboratory, New México.

ELI es un láser de gran intensidad y pulsos muy cortos, diseñado por el físico francés Gérard Mourou, que se construirá en Praga en 2012, y más tarde en Magurele, (Bucarest, Rumania), y Zeged (Hungría), aunque se producirán retrasos por la crisis económica actual.