Láseres

 

La "amplificación de luz por emisión estimulada de radiación" (láser para entendernos) genera radiación electromagnética como la luz visible pero de una forma especial. Puedes pensar en esta radiación como un haz de partículas de luz, llamadas fotones. Los fotones no tienen masa y viajan tan rápido como es físicamente posible. La luz del Sol tarda sólo 8 minutos en llegar hasta nosotros, y sólo tarda 2,5 segundos en viajar desde la Tierra a la Luna.

La luz puede tener un "color" determinado por su longitud de onda e incluso puede ser invisible. La longitud de onda es inversamente proporcional a la energía de los fotones, lo que significa que a medida que la longitud de onda es más pequeña, la energía aumenta. La longitud de onda típica de la luz visible es tan pequeña que puede medirse en "nanómetros" (símbolo nm), ¡una milmillonésima de metro!

Sistema láser de GEO 600

Sistema láser de GEO 600. Créditos: Instituto Albert Einstein de Hanóver

La mayoría de las lámparas u otras fuentes de luz generan una mezcla de fotones con longitudes de onda diferentes, que viajan en diferentes direcciones. Un láser es un tipo muy especial de fuente de luz porque puede hacer que todos los fotones vayan en sintonía, de modo que todos tengan exactamente la misma longitud de onda y vayan exactamente en la misma dirección. Esto puede ser útil para muchas aplicaciones, como por ejemplo, si se necesita un haz de luz muy estrecho.

Todos los días utilizamos láseres sin darnos cuenta. De hecho, puedes encontrar láseres en cualquier parte de tu casa. Los reproductores DVD usan un láser rojo (640 nm), el reproductor Blu-ray utiliza un láser azul-violeta (405 nm) y tu ordenador también usa un láser para leer y grabar CDs. Los láseres de rubí (694nm) se utilizan para eliminar tatuajes, otros láseres se utilizan para realizar operaciones de ojos, para leer códigos de barras, para medir el tamaño de las habitaciones y la lista sigue y sigue...

El láser se usa mucho para realizar medidas precisas: ya que los haces apenas se ensanchan aunque recorran largas distancias, son fuentes de luz muy buenas para usarlas en interferometría. Un interferómetro toma un haz de luz y lo divide, luego lo recombina y a partir del patrón de interferencia se puede medir cuánto más ha viajado un haz respecto al otro (ver la sección sobre interferómetros). Sin embargo, para hacer todas estas medidas tenemos que asegurarnos de que... ¡los haces de luz son todavía haces cuando se recombinan! Prueba a apuntar una linterna hacia la pared. Lo que conseguirás es una gran mancha blanca de luz. Si vas andando hacia atrás, podrás ir viendo como la mancha crece y cada vez es más difícil distinguir el contorno. Si te alejas lo suficiente de la pared, no serás capaz de distinguir ningún tipo de forma. Ahora repite esto con un puntero láser. Observa cómo te puedes mover hasta el otro extremo de la habitación y el tamaño de la mancha apenas cambia. Hay muchas razones por las que nos encanta usar láseres para nuestros experimentos y ésta es una de ellas.

Los láseres pueden proporcionar un haz de luz muy concentrado y sin ruido, mediante un proceso llamado "emisión estimulada". Echa un vistazo a la animación interactiva "Emisión Estimulada" para aprender cómo funciona un láser:

Los detectores de ondas gravitacionales suelen utilizar un láser especial con una longitud de onda de 1064 nm. Aunque para nosotros son invisibles, pueden causar daños permanentes a los ojos, ¡así que asegúrate de usar gafas protectoras! Los punteros láser que se utilizan en las presentaciones tienen menos de 1 milivatio de potencia, una grabadora de CD/DVD usa uno de 100-250 milivatios y los láseres industriales que se utilizan para cortar requieren de unos 1,5 kilovatios. La potencia del haz láser principal de un detector de ondas gravitacionales no puede ser ni mucha ni poca: si es demasiado baja la intensidad fluctuará demasiado, haciendo que la haciendo que la sensibilidad sea muy baja. Si la potencia es demasiado alta podría desplazar a los espejos de nuestro interferómetro, lo que haría cambiar el recorrido de vuelta de los haces y ¡los haces no interferirían! Y sin interferencias no hay posibilidad de detectar ondas gravitacionales.