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Jueves 3 de noviembre de 2005 El Nobel de Física 2005 fue para el campo de la óptica. La Real Academia Sueca de las Ciencias concedió la ambicionada distinción a los estadounidenses Roy Glauber y John Hall y al alemán Theodor Hänsch por sus investigaciones sobre las partículas de la luz y el desarrollo de las técnicas láser. Sus observaciones sirvieron para mejorar instrumentos aplicados a las comunicaciones, a la tecnología del posicionamiento global (GPS, según sus siglas en inglés), o la obtención de relojes más precisos que los atómicos. Por Cecilia Draghi (*)
«La mayor parte del conocimiento del mundo que nos rodea lo obtenemos a través de la luz. Con su ayuda nos podemos orientar en la vida diaria u observar las galaxias más distantes del universo. La óptica es la herramienta de los físicos para lidiar con este fenómeno. Pero, ¿qué es la luz y cómo varía según la fuente?¿En qué difiere la luz de una vela con la de los rayos láser de un reproductor de discos compactos? O, ¿puede la luz medir el tiempo de modo más preciso que un reloj atómico? Preguntas como éstas han sido respondidas por los galardonados», indican desde la Academia Sueca. Glauber, de la Universidad de Harvard, y con 80 años, ganó la mitad del premio de 10 millones de coronas (1,29 millones de dólares) por su descripción teórica de la conducta de las partículas de luz y por establecer, en 1963, las bases de la óptica cuántica. Emocionado e impactado por el anuncio de la distinción, el científico describió sentirse como en el vórtice de un tornado. «Quizás no tan caótico, pero vigoroso», definió. Hall y Hänsch compartirán la otra mitad del dinero del galardón por sus trabajos realizados unas décadas después sobre la determinación del color de la luz en átomos y moléculas con extremada precisión. En otras palabras, el desarrollo de la espectroscopía láser. Sus descubrimientos «hicieron posible medir frecuencias con una precisión de quince dígitos» para usar en relojes de gran exactitud y nuevas tecnologías para sistemas de posicionamiento global, dijo la Academia. Asombrado y feliz por la distinción que lo sorprendió, Hall se definió a sí mismo como un obsesionado «por mejorar el modo de obtener medidas superprecisas». Glauber, padre de la óptica cuántica «El premio a Glauber era una deuda histórica», sostiene el doctor Oscar Martínez, profesor titular de Física de esta Casa de estudios. «Su aporte realizado en la década del 60 es tan importante que ya está incorporado a los libros de texto», subraya, al tiempo que explica: «Fundamentalmente él avanzó en la formulación matemática de la descripción de la luz desde la mecánica cuántica». La luz siempre desveló a los físicos. Ya en 1850, James Clerk Maxwell la había definido como las ondas de radio por su forma de radiación electromagnética. Este conocimiento permitió el desarrollo tecnológico de modernas comunicaciones basadas en transmisores y receptores: los teléfonos móviles, la televisión y la radio. Pero ésta no es la única propiedad, la luz también puede presentarse como partículas discretas llamadas ‘cuantos de energía’ o fotones. Fue Einstein quien señaló que la energía de un haz luminoso se hallaba en esos ‘cuantos’, dando lugar a la física cuántica. Glauber se ubicó en ese momento de la historia en que se conocía la característica de la luz, de ser onda y a la vez partículas. Esta dualidad que había sido motivo de discusiones científicas no podía en ese entonces conciliarse claramente en los papeles. «Se experimentaban fenómenos ópticos que desde la teoría era difícil predecir con precisión. Se podía cualitativamente entender lo que sucedía, pero no había un formalismo que pudiera dar cuenta y anticipar exactamente el resultado. Glauber en los ´60 dio esa herramienta que permitió conciliar la teoría cuántica del electromagnetismo con los experimentos ópticos», relata Martínez. El aporte de Glauber le vale ser llamado el padre de la óptica cuántica. «Espero que no se me adjudique ese nombre por mi avanzada edad», ironizó al ser entrevistado por la Academia tras el anuncio del premio. En este sentido, la doctora en física Andrea Bragas, del Laboratorio de Electrónica Cuántica de esta Facultad, destaca: «Podemos decir que la óptica cuántica nace con Glauber, quien en los años 60 utiliza el formalismo de la física cuántica para explicar observaciones experimentales en el campo de la óptica. Hasta ese momento los experimentos en óptica podían ser explicados en el marco de lo que se conoce como descripción semiclásica, es decir que la luz era modelada como una onda clásica de Maxwell y los detectores, como objetos cuánticos. La óptica cuántica abrió el camino para describir nuevos estados del campo electromagnético». Glauber, nacido en 1925 en Nueva York, obtuvo su doctorado en Física en la Universidad de Harvard, Cambridge, en 1949. Más adelante, realizó posgrados en el Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de Princeton, y en el Instituto Federal Politécnico de Zurich. Profesor en Harvard desde 1976, trabajó en el Proyecto Manhattan, que desarrolló la bomba atómica para Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial. Él pudo explicar las diferencias fundamentales entre las fuentes calientes de luz, como las bombillas domésticas, y el láser. «Lo logra hacer formulándolo matemáticamente», puntualiza Martínez. «Sus aportes -agrega- permitieron entender mejor el láser y abrieron paso a los logros obtenidos años después por los científicos que obtuvieron la otra mitad del Nobel». Aportes de Hänsch y Hall
Hänsch (63), de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich, y Hall (71) de la Universidad de Colorado, permitieron el desarrollo de una ‘spectroscopia de precisión basada en láser’. Hänsch
utilizó pulsos láser espaciados de modo equilibrado ‘como los dientes
de un peine o las marcas de una regla’ para determinar el valor de
las frecuencias. Esta técnica fue refinada por Hall (71) de la Universidad
de Colorado. Los aparatos diseñados por los galardonados dan a la vez un patrón de tiempo y distancia de gran precisión. «Estos productos ya se comercializan en el mundo», ejemplificó Martínez. ¿Para qué son necesarios estos aparatos con tal nivel de precisión? «Ciertas teorías científicas sostienen que algunas magnitudes son constantes universales, no cambian nunca. Por ejemplo, la carga eléctrica del electrón. Estos aparatos que pueden medir con una precisión que va de 16 a 18 dígitos permiten demostrar si esas magnitudes son efectivamente constantes o no», precisa Martínez.
En principio, uno de sus usos es fundamental para la ciencia: probar si ciertas teorías sobreviven a la práctica. «Cuando surgió el reloj atómico también se pensó para ese mismo fin y hoy -compara Martínez- es usado para el sistema de comunicación óptica por fibra. Argentina cuenta con relojes atómicos porque la fibra óptica necesita mandar pulsos con un sincronismo muy preciso. Y esto es sincronizado por relojes atómicos. Lo mismo sucede con el sistema de posicionamiento global basado en triangulación satelital (GPS) que requiere de ellos». Este
trío de científicos aunados por la misma pasión se encontrarán finalmente
en diciembre próximo para recibir el Nobel.
(*)
Centro de Divulgación Científica - SEGBE - FCEyN. |
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