Alexandr Mijailovich Prójorov, el desarrollo del Laser.

Por Oleg K.

Alexandr Mijáilovich Prójorov, Александр Михайлович Прохоров (en ruso), nació el 11 de Julio de 1916 en Atherton, Queensland, Australia, en el seno de inmigrantes rusos. Falleció en Moscú, el 8 de Enero de 2002.

Extraordinario físico soviético, cuyas soluciones dieron a la humanidad uno de los más importantes descubrimientos del siglo XX, el desarrollo de la técnica del Laser. Quizá este artículo pueda parecer muy técnico, por la complejidad de los procesos de sus hallazgos, pero por su importancia y para el conocimiento de los trabajadores, detallo su impresionante personalidad e ingenio. Si se hubiera quedado a vivir en donde nació, Australia, sus capacidades hubieran sido desconocidas. Pero tras la Revolución de Octubre el pequeño Alexandr y sus padres volvieron a la Unión Soviética.

Tras una educación modelo, con altas notas en matemáticas y física, ingresa en 1934 en el Departamento de Física de la Universidad Estatal de Leningrado. Tuvo como profesores a eminentes científicos soviéticos y asistió a clases magistrales de profesores como V. A. Fock, en las materias de mecánica cuántica, teoría de la relatividad; al eminente investigador S. E. Frish en física general y espectroscopia; al Profesor E. K. Gross en cuanto a física molecular, entre otros.

En 1939 tras graduarse, entra a trabajar como investigador en el Instituto de Física PN Lebedev en Moscú, uno de los más avanzados laboratorios de física avanzada del mundo, en aquel tiempo dirigido por el académico N. D. Papaleksi. Allí, junto con otros jóvenes graduados comenzó a estudiar los problemas de la propagación de las ondas de radio. En 1941 tiene como compañera a G. A. Shelepina, geografo, con la que tiene un niño.

Pero en Junio del 41 marcha voluntario al Ejército Rojo. Toda la Unión Soviética debía defenderse contra las hordas nazis que querían destruir la cultura soviética. Cada mujer y cada hombre eran imprescindibles para la defensa del país de los soviets y Alexandr por sus capacidades en telecomunicaciones aún más. Fue herido dos veces. Tras la segunda convalecencia en 1944 regresa al laboratorio de Lebedev, bajo la dirección del Profesor S. M. Rytov.

Empieza a desarrollar sus teorías. Así en 1946 defiende su tesis sobre la estabilización de la frecuencia de un oscilador de tubo dentro de un parámetro pequeño, en 1947 a instancias del profesor V. I. Veksler, Projorov llevó a cabo un estudio de la radiación coherente de electrones, dentro de los parámetros de ondas en centímetros. En 1951 como tesis de su doctorado escribe el ensayo "Radiación coherente de electrones en el acelerador de Sincotrón". La clave de la invención es el concepto de emisión estimulada que fue introducido por Einstein ya en 1917. Por un análisis teórico de la fórmula de la radiación de Planck descubrió que el conocido proceso de absorción debe ir acompañada de un proceso complementario que implica que la radiación recibida puede estimular los átomos que emiten el mismo tipo de radiación. En este proceso se encuentra un medio potencial para la amplificación. Sin embargo, la emisión estimulada fue considerado durante mucho tiempo como un concepto puramente teórico, que no podía ponerse a trabajar o incluso ser observados, ya que la absorción sería el proceso completo que domina todas las condiciones normales. Una amplificación puede ocurrir sólo si la emisión estimulada es más grande que la absorción, y esto a su vez exige que debe haber más átomos en un estado de alta energía que en una más baja. Como una condición inestable de energía en la materia que se llama una polarización invertida. Un momento esencial en la invención del máser y el láser, por lo tanto, es crear una polarización invertida en estas circunstancias en que su emisión estimulada puedan ser utilizadas también para su amplificación.

Sus descubrimientos esenciales

Ya en 1950 era subdirector del laboratorio siendo su superior el científico M. A. Leontovich. En aquellos años su influencia es determinante. Alrededor de él se van agregando muy jóvenes científicos que tienen una visión realista de las investigaciones sobre la radioespectrotoscopia y la electrónica cuántica. Campos muy poco avanzados en el mundo, por la dificultad extrema de los ensayos, que requerían una elevada dosis de experiencia en múltiples materias. Se requería pues, un nuevo tipo de científico, que abordara los problemas desde diferentes ángulos. En la sociedad de la Unión Soviética de aquellos tiempos, el trabajo colectivo era esencial, pues el desarrollo tecnólogico y social era normales en una sociedad libre. La investigación logró unas cimas muy difíciles de alcanzar hoy día, porque estaban construyendo una sociedad más equilibrada, donde el esfuerzo personal y colectivo era reconocido. Solamente dentro del Socialismo es posible alcanzar tales metas.

Así en 1954 ya como director, junto a su colega el científico Nikolai Gennadievich Basov, desarrollan la idea del oscilador molecular. A la vez es nombrado profesor de la Universidad M. V. Lomonósov de Moscú. Después de múltiples estudios teóricos, en 1955 proponen un método para la producción de una absorción negativa, llamada de bombeo. De forma paralela, van investigando los espectros de Resonancia Paramagnética Electrónica (EPR), y los tiempos de relajación de varios tipos de cristales. Investigaciones muy innovadoras porque su particularidad era la continua experimentación con iones de los elementos del grupo del hierro en la red de AI(2),O(3).

Así en 1957 con la participación indispensable del profesor A. A. Manenkov, descubren en el rubí el material vehicular. El rubí está formado por óxido de aluminio con una pequeña dosis de cromo. Los iones de cromo dan al rubí el color rojo, y también son responsables del efecto láser. La polarización invertida es producida por la luz de una lámpara de flash de xenón. Esta es absorbida por los iones, al ponerlos en un estado tal que pueden ser estimuladas para emitir una luz roja con una longitud de onda bien definida. Así se desarrollaron los primeros máseres (amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación),así como el primer láser (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación), de hecho el máser óptico, es decir, el láser, se remonta a 1958, y dos años más tarde ya era operativo. Por aquel tiempo, junto con el Instituto de Física Nuclear de la Universidad de Moscú, construyen uno de los máseres para una longitud de onda de 21 cm., utilizando la Estación de Investigaciones de Radioasotromía Física de Pushino. Ahora se utiliza este tipo de máseres de iones en ciertos metales incrustados en un cristal adecuado. Estos máseres trabajan como receptores extremadamente sensibles a las ondas de radio cortas. Son de gran importancia en la astronomía por radio y están siendo utilizados en la investigación espacial para la grabación de las señales de radio de los satélites.

Sus actividades son increíbles. Los métodos de EPR, también se utilizaron para el estudio de los radicales libres. En particular, la transición de un radical libre de DPPH de un estado paramagnético en un estado antiferromagnético a 0.3K como observaron. Así en 1958, Projorov sugiere un láser de infrarrojos para la generación de una oferta sin límite de ondas. Hoy en día este resonador, llamado interferómetro de Fabri-Pero es ampliamente utilizado en casi todos los láseres. Su extraordinaria mente y su capacidad de trabajo van gradualmente explorando nuevas técnicas con láseres sólidos y su utilización física en procesos multiquantum. El paso de las microondas a la luz visible significa un aumento de 100.000 veces en la frecuencia y las causas de tales cambios en las condiciones de esta operación, hacen que el láser puede ser considerado como una invención esencialmente nueva. A fin de lograr la densidad de radiación tan alta requerida para la emisión estimulada y que esta pase a ser dominante, la materia radiante tiene que estar situada entre dos espejos, para que la fuerza de la luz atraviese los objetos muchas veces. Durante este proceso la radiación estimulada crece como una avalancha hasta que todos los átomos han perdido su energía por la radiación. El hecho de que la radiación estimulada y estimulante tienen que estar exactamente en la misma fuerza y frecuencia, esencial para el resultado del proceso. En virtud de esta resonancia todas las partes del proceso activo unen sus fuerzas para dar una fuerte descarga. El láser emite lo que se llama una luz coherente, y esta es la diferencia decisiva entre el láser y una fuente de luz ordinaria, donde los átomos irradian bastante independientes unos de otros. Por lo general, un gran número de pulsos sucesivos de luz láser se emiten durante el tiempo de un parpadeo de la lámpara , pero al retrasar el lanzamiento hasta que la energía acumulada ha alcanzado un máximo esta la energía se proyecta en un impulso muy grande. El poder de la luz emitida puede llegar a más de un centenar de millones de vatios. Además, dado que el haz de rayos emergentes es estrictamente paralelo, toda la energía se puede concentrar por medio de una lente en un área muy pequeña, produciendo un enorme poder por unidad de área. Desde el punto de vista científico, es especialmente interesante que la intensidad del campo eléctrico producido en la onda de luz puede ascender a unos cientos de millones de voltios / cm y así superar las fuerzas que mantienen a las capas de electrones de los átomos. La densidad de fotones de alta gama abre posibilidades totalmente nuevas para el estudio de la interacción de la radiación y la materia.

Sus descubrimientos fueron reconocidos por el pueblo soviético con las más altas distinciones. Tres Órdenes de Lénin, así con múltiples medallas, como la del Héroe del Trabajo Socialista. Sus descubrimientos son ampliamente divulgados en occidente, por sus implicaciones prácticas en múltiples campos científicos e industriales.

Junto a A. S. Selivanenko en 1963, utilizan un laser de dos transiciones cuánticas. En 1964, junto con su compañero Nikolai Gennadievich Basov y el norteamericano Charles Hard Townes, reciben el Premio Nobel de Física.

Escribe junto con otros eminentes científicos soviéticos una serie de obras fundamentales en la construcción de láseres de luz infrarroja y visible, así como ensayos de óptica no lineal. Edita en 1969 la Gran Enciclopedia Soviética. Después de morir, la Academia General Rusa de Ciencias Físicas, se denominó "Instituto General de Física A. M. Projórov, de la Academia Rusa de Ciencias".

Los láseres, además de convertirse en un arma de la técnica, están desarrollándose exponencialmente como un escalpelo para la ciencia: año tras año están ayudando a descubrir tantos fenómenos inesperados, que los científicos exprimen de su experiencia en todos los campos científicos explorando las propiedades más recónditas de la materia, acerca de las cuales hubiera sido imposible sospechar antes de la aparición del láser. En las próximas décadas, se continuarán abarcando increíbles aplicaciones, que Alexandr Mijailovich Prójorov proporcionó con su descubrimiento, porque estoy seguro que este fantástico camino científico solamente ha comenzado...

Fuentes:

* Gran Enciclopedia Soviética de la Ciencia. Moscú 1969.
* Revista "Unión Soviética" 1981.
* Diccionario Enciclopédico de Física. A. M. Prójorov. Editorial Rubiños 1860, S.A. 1995
* Blogs. amanecerrojo1922, Sovietskaya Rossia, Ría Novosti, física.net.