Láser, vástago y poderoso facilitador de la ciencia cuántica

Artículo publicado en Physical Review X Quantum

Resumen

Entre todos los inventos que ha producido la física cuántica, el láser ocupa un lugar especialmente importante, tanto por la rica historia de descubrimientos sucesivos que condujeron a su nacimiento, como por el papel que ha desempeñado en la investigación fundamental y aplicada. Recuerdo aquí el linaje de descubrimientos teóricos y experimentos que han marcado esta historia, limitándome a la contribución de los láseres a la ciencia del cielo azul y dejando aparte su conocido papel en diversos dominios de la tecnología. Esta historia comenzó con los avances en la antigua teoría cuántica, desde la descripción teórica de Einstein de la emisión estimulada hasta el descubrimiento experimental de O. Stern de la cuantización espacial del espín del electrón. Siguieron la resonancia magnética nuclear, los relojes atómicos, el bombeo óptico y los máseres, y el ritmo de los descubrimientos se aceleró con la aparición del láser en 1960. Desde entonces, esta extraordinaria fuente de luz ha permitido avances en la física fundamental y ha abierto campos de investigación que ni siquiera podían imaginarse en el momento de su nacimiento. Tuve la suerte de comenzar mi carrera de física en esta encrucijada de la física atómica y la óptica. En este artículo expongo mi visión personal de las grandes aventuras de la investigación fundamental en las que participé como actor o espectador, desde el enfriamiento y atrapamiento de átomos por la luz, hasta la física de los gases cuánticos de bosones y fermiones, la manipulación de partículas cuánticas individuales y las simulaciones cuánticas. Muchas otras áreas de la física fundamental, que sólo mencionaré brevemente, deben su desarrollo a los láseres y aún cabe esperar nuevos avances en los próximos años.

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Imagen destacada: Una melaza óptica: una nube de átomos fríos de sodio se vuelve fluorescente en la intersección de tres pares de rayos láser contrapropagados y sintonizados en rojo. El haz láser utilizado para la ralentización Zeeman de los átomos es visible por encima del haz horizontal de melaza. (Cortesía de W. Phillips.)

Sobre el autor: Serge Haroche trabaja en el Laboratoire Kastler Brossel, École Normale Supérieure y Collège de France, París, Francia. Recibió el Premio Nobel de Física en 2012.