Un fotó és una partícula de llum emesa, generalment, per un àtom al qual prèviament se li ha subministrat energia. Cada àtom o molècula pot acceptar energia tan sols en quantitats concretes, és a dir en forma de paquets anomenats quants, i també se'n desfà de la mateixa manera. La situació és equivalent al que passa en pujar i baixar una escala. En pujar es van fent salts d'esglaó en esglaó, també es podria pujar els esglaons de dos en dos o de tres en tres. Ara bé, el que no es pot és pujar mig esglaó o un quart. El mínim que es pot desplaçar és un esglaó sencer o múltiples d'aquest. Així doncs, en pujar s'està emmagatzemant energia a salts.
En baixar, es pot fer també de moltes maneres: saltant els graons d'un en un o saltant més d'un esglaó cada vegada. Dit d'una altra manera, si es valora l'energia de cada esglaó amb un nombre, es diu que es perd energia en blocs sencers, però és impossible fer-ho en fraccions de graons. Bé doncs, un àtom actua de la mateixa manera.
El que Einstein va intuir va ser el següent: Si imaginem que en un recipient hi ha un gran nombre d'àtoms excitats prèviament per algun mètode que no ve al cas. Els àtoms excitats tendeixen a perdre l'energia que els sobra emetent llum i el lògic seria pensar que perdran la seva energia de manera aleatòria. És a dir, un baixarà un esglaó d'energia, un altre baixarà tres graons d'una vegada o disset, per donar uns números, però ho faran de manera independent. No obstant això, els fotons de la llum actuen d'una manera molt diferent. Si un àtom allibera un fotó, quan aquest xoca amb un altre àtom pot provocar que alliberi un fotó idèntic al primer, així tots dos fotons idèntics viatjaran en la mateixa direcció, és a dir, l'existència d'un primer fotó provoca l'aparició d'altres de la mateixa classe.
És com si, un cop que una bola de billar entrés en un forat, les que es llancen després tendissin a caure en el mateix. D'aquesta manera, hi hauria cada vegada més fotons amb la mateixa energia, és a dir amb la mateixa freqüència de llum, i es produiria una "radiació estimulada". Aquest és el principi bàsic del que després de més de 30 anys, es diria làser.
La teoria va haver d'esperar fins a la dècada dels 50 per veure la llum, en aquesta època quan es va construir el primer aparell que utilitzava el principi de "radiació estimulada" apuntat per Einstein. Curiosament no emetia llum visible sinó microones, unes radiacions que tenen la mateixa essència que la llum però que els nostres ulls no poden veure. El primer artefacte, dissenyat el 1953 pel nord-americà Charles Townes, utilitzava com a base molècules d'amoníac que en ser estimulades emetien microones. L'aparell va ser conegut després com Maser, on la M inicial indica que la radiació que produïa era al rang de les microones.
El làser. El nom és una abreviatura de la denominació anglesa que significa "Amplificació de llum Mitjançant Radiació estimulada". Va trigar encara diversos anys a arribar i la seva aparició no va estar lliure de polèmica. La prova és que durant més de 30 anys es van estar disputant la patent dos equips d'investigadors. En el primer es trobaven Townes (el dissenyador el primer màser) i Schawlow i en el segon hi havia Gordon Gould. Al principi, la patent va ser concedida als primers, però el 1977 una sentència judicial la va posar en mans de Gould.
És clar que una cosa és la patent i una altra construir el primer aparell capaç d'emetre llum làser. En aquest cas no hi va haver dubte, l'autor del primer làser operatiu va ser el nord-americà Theodore Maiman. Ho va aconseguir al 1960 utilitzant un vidre de cilíndric de robí. Maiman va fer que els dos extrems del cilindre fossin miralls, un reflectia tota la radiació, mentre que l'altre era semitransparent. Quan es produïa un primer fotó a l'interior del cristall de robí, aquest provocava l'aparició d'altres idèntics a ell que anaven sumant-se en el camí. Després, els miralls els reflectien la llum i el procés de creació de fotons continuava fins que una part d'aquests aconseguia escapar pel costat del mirall semitransparent. Aquests fotons formaven un feix estret i d'un color vermell intens: El LÀSER.
Després de 1960 va arribar la bogeria. Es van desenvolupar tot tipus de làsers i es van començar a aplicar en els camps més insospitats. La indústria va construir làsers per soldar, per foradar diamants, per tallar patrons de roba o per llegir els preus dels articles mitjançant el codi de barres. La llum làser s'utilitza per transmetre informació dins dels cables de fibra òptica que han revolucionat les telecomunicacions. En medicina s'utilitza de moltes maneres: un làser talla millor que un bisturí, solda els talls d'una retina amb una precisió extraordinària, destrueix càlculs del ronyó o desencalla una artèria obstruïda. En la tecnologia militar el làser s'utilitza per guiar míssils, avions o satèl·lits, fins i tot s'ha estudiat un làser potent que bé podria anomenar-se el "raig de la mort". El làser es pot utilitzar per restaurar monuments perquè la calor que produeix arrenca amb precisió els dipòsits de calç i brutícia acumulats pels anys en els objectes d'art. Gràcies al làser es pot escoltar les cançons preferides gravades en un disc òptic o es poden comprovar les teories d'Einstein, com s'acaba de fer fa molt poc amb la detecció de les ones gravitacionals.
Font: Ulises i la Ciencia
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada
Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament