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Los físicos demuestran el primer láser fabricado a partir de una nube de gas
Desde la década de 1960, los astrónomos han detectado numerosas fuentes de luz óptica y de microondas intensa a frecuencias específicas. Estas fuentes primero desconcertaron a los astrónomos, pero pronto quedó claro que la luz estaba siendo generada por láseres naturales (o máseres para microondas).
Resulta que, en determinadas circunstancias, las mismas atmósferas de estrellas y planetas pueden emitir luz láser, generando luz de la misma forma que los láseres que utilizamos dentro de los reproductores de CD y los punteros láser.
Estos láseres naturales han desconcertado a los astrónomos durante muchos años porque parecen ocurrir en gases diluidos formados por átomos aleatorios. Hoy, Robin Kaiser y sus amigos del Institut Non Linéaire de Nice en el sur de Francia dicen que han creado láseres que funcionan en el mismo por primera vez en la Tierra.
Los físicos fabrican láseres convencionales utilizando átomos que emiten luz a una frecuencia específica. La idea es excitar estos átomos añadiendo energía. En este estado, los átomos liberan esta energía en forma de luz coherente cuando los fotones pasan cerca, la llamada emisión estimulada.
Al hacer rebotar la luz de un lado a otro más allá de los átomos, el físico puede desencadenar esta liberación y amplificar la luz. De ahí el nombre: amplificación de luz por emisión estimulada de radiación y su acrónimo, láser.
El medio que contiene estos átomos es importante. En los láseres convencionales, los átomos suelen estar confinados en un cristal. Eso es útil porque los físicos pueden colocar fácilmente un espejo en cada extremo del cristal para hacer que la luz rebote hacia adelante y hacia atrás dentro de él. Otros láseres se basan en gases confinados dentro de una cavidad óptica con espejos en cada extremo.
Pero el gas en una atmósfera estelar o planetaria claramente no está confinado en una cavidad, por lo que una pregunta importante es cómo se puede confinar la luz de una manera que desencadene la emisión estimulada.
En los últimos años, los físicos han encontrado una respuesta en forma de láseres aleatorios. Estos consisten en algún tipo de medio desordenado, como polvo semiconductor. La luz que estimula la emisión no está confinada por los espejos, sino por el estado desordenado del polvo: la luz simplemente rebota en su interior al azar.
Los láseres del espacio natural funcionan de la misma manera, excepto que el medio aleatorio es el gas en una atmósfera estelar o planetaria. Pero mientras que los físicos han hecho que los láseres aleatorios funcionen utilizando tintes en polvo o líquidos, nadie ha logrado fabricar uno utilizando un gas.
Hasta ahora, eso es. Divulgamos la observación experimental de láser aleatorio en un vapor atómico frío controlado, dicen Kaiser y compañía.
Estos tipos han construido su láser a partir de una pequeña nube de átomos de rubidio confinados en una trampa magnetoóptica. Excitan los átomos y luego los atacan con un láser sintonizado cerca de la frecuencia de emisión esperada de rubidio. Este rebota al azar dentro de la nube provocando la emisión estimulada de luz.
Efectivamente, las mediciones del equipo de la luz emitida por la nube muestran que, de hecho, es láser.
Eso es interesante porque la capacidad de reproducir el mecanismo láser en la Tierra permitirá a los físicos estudiar los procesos que conducen al láser natural basado en el espacio por primera vez.
También puede tener otras aplicaciones. La capacidad de producir montones de polvo o nubes de átomos fríos para producir luz láser podría conducir a nuevas fuentes de luz artificial.
Entonces, los láseres espaciales de origen natural podrían algún día ser la inspiración para una nueva generación de luces en la Tierra. ¡Frio!
Ref: arxiv.org/abs/1301.0522 : Un láser aleatorio de átomo frío