Los láseres son dispositivos que focalizan haces de luz al coordinar sus ondas y frecuencias. Aunque originalmente se desarrollaron en los años 60 para potenciar microondas, los láseres de hoy pueden intensificar la luz en casi todo el espectro electromagnético, excepto en las ondas gamma.
El término láser es, en realidad, un acrónimo que significa «amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación», lo cual describe técnicamente su funcionamiento.
Para ser exactos, los láseres modernos no realmente amplifican la luz; más bien, alinean las ondas de luz en el haz para que se ordenen de manera coherente y precisa.
Si bien el término «oscilador» podría ser más apropiado técnicamente , dudamos que mucha gente quiera jugar con su gato usando un puntero «oscilador». Así que nos quedamos con láser.
¿Cómo funcionan realmente los láseres?
En el núcleo de cada láser hay materiales que proporcionan un estímulo energético a ciertas partes del espectro electromagnético. Este ‘impulso’ es conocido como ‘ganancia‘ y sirve para incrementar eficazmente la potencia de la luz.
Este incremento es posible gracias a un fenómeno conocido como ‘emisión estimulada‘. Los átomos del material son excitados por una inyección de energía, como podría ser una corriente eléctrica alta, lo que eleva a sus electrones a un estado de alta energía. La luz que pasa a través de este material excitado provoca que los electrones absorban y luego liberen sus propios fotones.
En ciertos láseres, el medio amplificador no es ni siquiera un material, sino simplemente un conjunto de electrones en rápido movimiento. Confinado en una cavidad que refleja la luz, este medio amplificador intensifica la luz que pasa a través de él, fundamentando así la amplificación de la luz por emisión estimulada.
La coherencia es otro aspecto vital. La luz que atraviesa el medio amplificador se vuelve monocromática: misma longitud de onda, misma dirección y misma polarización. En otras palabras, se sintonizan perfectamente. Esto se logra enviando las ondas de luz repetidamente a través de la cavidad óptica, lo que resulta en un haz coherente.
¿Cuál es el láser más poderoso que se haya construido?
El láser más intenso que se ha desarrollado se encuentra en las instalaciones de la Extreme Light Infrastructure (ELI) en Rumania. Estos láseres son fenomenalmente poderosos, capaces de generar pulsos de fotones, protones, neutrones y neutrinos con una energía asombrosa. Utilizan un medio amplificador de zafiro dopado con titanio para crear pulsos láser que llegan hasta los 10 petavatios .
Un vatio representa un julio de energía por segundo. Para dar contexto, se necesitan poco más de 4.000 julios para elevar un grado Celsius un litro de agua. Un petavatio equivale a un cuatrillón de julios por segundo. Aunque este pulso dura solo 22 femtosegundos, es una cantidad colosal de energía liberada en un abrir y cerrar de ojos.
No obstante, este récord podría tener los días contados. China está trabajando en su ‘Estación de Luz Extrema’, que tiene el potencial de superar el récord con láseres de hasta 100 petavatios. Esto liberaría una cantidad de energía tan grande que incluso podría perturbar el espacio vacío, generando una lluvia de partículas en una demostración de física como nunca antes se había visto.