Este 16 de mayo el buscador Google presenta una de esas imágenes conmemorativas, recordando que tal día de 1960 se presentó el primer láser operativo. En la mayoría de los casos los resultados científicos son bastante ajenos al discurrir cotidiano, como ocurre con el importante descubrimiento astronómico que el otro día desvelaba la NASA, el hallazgo de los restos de la supernova más reciente de nuestra galaxia.
Pero hay resultados científicos que impactan de lleno en la vida cotidiana, tan intensamente como para olvidar qué hay detrás. La electricidad es quizá el ejemplo más claro: iluminación, refrigeración y calefacción, transporte, comunicaciones (incluyendo la televisión y los móviles), etc. Cuando nos falta la electricidad tenemos serios problemas. Es casi el elemento más necesario, aparte de los nutrientes biológicamente imprescindibles, entre los que ocupa el primer lugar el agua, ¡ah! precioso tesoro. Uno puede imaginar el futuro sin combustibles fósiles, pero no sin electricidad. Tampoco sin agua.
Pero hay mucha infraestructura científica, por ejemplo la que da soporte al mundo actual de electrónica de consumo, de la que vivimos ajenos. Que los discos duros aumenten más y más su capacidad es algo como natural, ocurre "mágicamente". Es la magia de, por ejemplo, la magnetorresistencia gigante, que estudiaron no hace mucho los receptores del premio nobel de física del año 2007.
Y una de las mejores magias del siglo pasado resultó ser la de esa luz intensa, concentrada, monocolor, que ya en dispositivos diminutos, ya en voluminosos aparatos, nos imprime páginas, nos opera la miopía, nos corta los patrones, nos acicala las fachadas, nos transmite por la fibra de vidrio todo tipo de datos, nos factura la cesta de la compra, o espera destrozar los satélites enemigos en órbita.
Y además lo que no trasciende en el día a día. En la investigación básica de la física y la química, y en el estudio de los materiales, el láser quizá sea el elemento más revolucionario en crear nuevas técnicas de análisis espectroscópico; también de manipulación, como el confinamiento o el enfriamiento de átomos; y de refinamientos increíbles en la metrología básica con los peines de frecuencias.
Pero esta aplicación tan generalizada hoy en día, no surgió tampoco de repente en 1960 por arte de magia instantánea. Antes del láser se consiguió el máser, que es realmente lo mismo pero en longitudes de onda más largas de las que resultan visibles a nuestros ojos. Y antes se estudiaron mucho los haces moleculares y las cavidades de radiofrecuencia. Y antes, a nivel más básico, la teoría cuántica permitió explicar con precisión el comportamiento de la luz y la materia, deduciendo que la luz la forman corpúsculos llamados fotones que tienden a comportarse muy gregariamente, por ser bosones. Tan gregariamente que si pasa un fotón cerca de un átomo excitado, hay una tendencia a que el átomo se relaje soltando esa energía de más en forma de otro fotón precisamente "clónico" del que pasaba por allí. También es de gran utilidad ese espíritu gregario para obtener el estado superconductor o los condensados de Bose-Einstein que han valido otro premio nobel.
Pero el espíritu gregario no basta. Uno puede ser muy gregario, pero vivir en el despoblado campo mesetario, o en una megalópolis con un sinfín de opciones, y no dar con nadie afín. Sin embargo si te limitas a recorrer unos pocos sitios es más fácil encontrar a esos amigos, formar un grupo, y según vas de tapas incrementar el número de integrantes de la ronda. Y si esa zona es elitista, y solo dejan pasear por ella a la gente con unas características concretas, más fácil es encontrarse en buena compañia. Bueno, pues a los fotones se les ayuda encerrándoles en una cavidad o resonador óptico. Los que no encajan se van, pero los que quedan limitan sus posibilidades de recorrido de tal manera que a la fuerza van a tener oportunidades de encontrarse con otras almas gemelas.
Claro que hay días en que vas con tu mejor espíritu gregario dando vueltas por la zona donde sólo van los tuyos y sueles encontrar alter egos, y no aparece ni uno. Y es que lo normal es llegar a casa cansado, pensando solo en relajarte y no mover un dedo, y claro, no sales. Para animarte a salir tienes que estar excitado, lleno de energía, con ganas de marcha y de encontrarte con los colegas. En el láser pasa algo parecido. En la cavidad por la que pueden circular los fotones hay un medio activo que puede emitir fotones, pero para eso tiene que estar en un estado excitado, con alguna energía sobrante, lo que no ocurre sin más. Debe conseguirse una inversión de población, que la habitual mayoría sedente se convierta en una mayoría marchosa.
Además esa energía tiene que ser la adecuada para poder crear fotones iguales a los muy selectos que pueden pulular por la cavidad. Lo que se trata de hacer para que funcione el láser es usar una bomba de energía para excitar el medio material, y que después éste se relaje emitiendo suficiente número de fotones de precisamente la clase que "encaja" en la cavidad, para que puedan encontrarse cuantas más almas gemelas mejor y consigan apandillarse. Es como repartir Red Bull para animar a la gente a salir de casa, pero repartirlo a ser posible selectívamente, a la gente del tipo adecuado para el ambiente de la zona. Por desgracia siempre habrá bastantes botes desperdiciados, pero conseguirás poner la zona a tope de fotones perfectamente sincronizados en el baile cuántico. ¡LAaaaaaSERrrr!
Bueno, lo anterior es una forma de ver las cosas que no siempre es exacta. Por ejemplo sería más adecuado decir que esa zona selectiva de bares que acogen sólo a un tipo de clientela puede ajustarse a las necesidades, poniendo la decoración y la música de rock, o de pop, o de blues, según convenga. En algunos láseres la cavidad puede variarse para sintonizar la emisión en una u otra frecuencia, incluso en cualquiera de un rango dado. También hay circunstancias en que podemos mantener las calles llenas de gente a base de Red Bull, con juerga permanente sin que cierren los garitos, lo que sería un láser de emisión continua. O bien las juergas (como ocurre en el género humano a partir de cierta edad) deben intercalarse con periodos de descanso para todos (hasta la siguiente remesa de Red Bull), como en los láseres pulsados. Cuanto mayores las juergas, más difícil el "modo continuo".
Pero con tanta juerga ¿son los bosones lo mejor? Bueno, la verdad es que tiene que haber de todo. Por ejemplo fermiones, que son la antítesis del espíritu gregario, el ejemplo palmario de comportamiento solitario y huidizo. Si los fotones fuesen fermiones no habría láser. Pero afortunadamente los electrones, como buenos fermiones, no quieren ni verse de cerca en el mismo estado, se rehuyen, marcan su territorio y forman las capas electrónicas que dan origen a todas las propiedades químicas de los átomos y moléculas. Su aceptada soledad contribuye a nuestra solidez; su sacrificado carácter esquivo, a poder besarnos.
Benditos pues, fotones y electrones, en la gracia de la magia cuántica. Láser.
