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Actualidad científica

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  • 02/10/2018

PREMIOS NOBEL

Nobel de física 2018 para dos inventos que revolucionaron las aplicaciones del láser

La mitad del galardón ha ido a parar a Arthur Ashkin por el desarrollo de las pinzas ópticas, y la otra mitad a Gérard Mourou y Donna Strickland por un método para generar pulsos ópticos ultracortos de alta intensidad.

Fundación Nobel

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Arthur Ashkin, Gérard Mourou y Donna Strickland, galardonados con el Nobel de física de 2018 «por inventos revolucionarios en el campo de la física del láser». [Fundación Nobel]

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El premio Nobel de física de 2018 ha sido concedido a Arthur Ashkin, Gérard Mourou y Donna Strickland por dos inventos que han revolucionado las aplicaciones del láser: las pinzas ópticas y los pulsos ultracortos. Las primeras permiten atrapar y mover átomos, pequeñas partículas e incluso bacterias vivas usando rayos de luz. Gracias a los segundos hoy es posible filmar y modificar la materia a las escalas más diminutas. Este monográfico digital (en PDF) te ofrece un recorrido por la historia y los fundamentos de dos herramientas lumínicas que han cambiado la física, la química, la biología y la medicina. Incluye un artículo publicado en 2002 por el propio Mourou en Investigación y Ciencia en el cual explicaba en qué consisten los pulsos ultracortos.

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Tras las ondas gravitacionales del año pasado, el premio Nobel de física ha virado en 2018 hacia la física aplicada. La Academia sueca ha rendido homenaje este año a dos inventos que revolucionaron las aplicaciones del láser: las pinzas ópticas y los pulsos ultracortos. Estas «herramientas de luz», como las califica la Fundación Nobel en su comunicado, han permitido todo tipo de avances en numerosas disciplinas, desde la física hasta la química, la medicina y la biología.

La mitad del galardón ha sido para Arthur Ashkin, de los Laboratorios Bell, por la invención de las pinzas ópticas. La segunda mitad ha ido a parar a Gérard Mourou, de la Escuela Politécnica de Francia y la Universidad de Michigan en Ann Arbor, y Donna Strickland, de la canadiense Universidad de Waterloo, por un método para generar pulsos láser ultracortos y de alta intensidad. Tras Marie Curie en 1903 y Maria Goeppert Mayer en 1963, Strickland es la tercera mujer que recibe el premio Nobel de física desde que existen estos galardones. El trabajo que hoy le ha valido ese reconocimiento fue elaborado mientras realizaba su tesis doctoral bajo la dirección de Mourou, y su publicación se convertiría en el primer artículo científico de la investigadora.

Como recuerda la Fundación Nobel, el invento de Ashkin viene a materializar uno de los iconos de la ciencia ficción: atrapar y mover objetos usando rayos de luz. Pocos años después de la invención del láser, Ashkin se percató de que la presión de radiación ejercida por este tipo de luz podía aprovecharse para mover a voluntad partículas de tamaño micrométrico. Años después, aquellas «pinzas ópticas» lograron mejorarse para detener y atrapar átomos individuales.

Con todo, la mención de la Academia sueca destaca expresamente las aplicaciones de las pinzas ópticas en el estudio de los sistemas biológicos. En 1987, Ashkin logró usar luz láser para capturar bacterias vivas sin dañarlas. Aquel hallazgo abriría más tarde todo un campo de investigación en el estudio de los sistemas vivos y los procesos biológicos, con aplicaciones que van desde el análisis de proteínas o de motores moleculares hasta la exploración del ADN y los procesos celulares. 

Por su parte, el trabajo de Mourou y Strickland hoy premiado se dio a conocer en 1985, cuando los investigadores publicaron un nuevo método que, por primera vez, permitía generar pulsos láser ultracortos pero a la vez muy intensos; un hallazgo que, con el tiempo, también demostraría tener numerosas y variadas aplicaciones. Una de ellas fue la creación de «cámaras de vídeo» ultrarrápidas, capaces de filmar procesos atómicos y moleculares. Por otro lado, la posibilidad de crear pulsos láser muy intensos ha abierto la puerta a modificar las propiedades de la materia de formas antes imposibles. Hoy, laboratorios de todo el mundo continúan explorando las posibilidades que ofrece la senda iniciada en su día por Mourou y Strickland. En 2002, el propio Mourou explicaba la física y las aplicaciones de los pulsos láser ultracortos en las páginas de Investigación y Ciencia.

Hoy convertido en un artilugio cotidiano, el láser fue inventado en los años sesenta, hace ya más de medio siglo. Su principal característica es que, a diferencia de la luz ordinaria (la cual se componen de una mezcla desordenada de luz de varios colores, o longitudes de onda), los haces láser presentan una coherencia muy elevada; es decir, constan de una longitud de onda muy bien definida y, además, pueden focalizarse en rayos que permanecen muy bien colimados a través de largas distancias.

Aunque poco después su invención el láser fue definido como «una solución en busca de un problema», ese control sin precedentes sobre las propiedades de la luz se prestó muy temprano a todo tipo de aplicaciones que acabarían revolucionando numerosos campos de la ciencia. No en vano, varias de ellas han sido reconocidas a lo largo de los años por la Academia sueca: así ocurrió con la concesión del Nobel de física a la propia invención del máser y el láser (1964), a sus aplicaciones en espectroscopía (1981), a las trampas láser y el enfriamiento de átomos (1997) y a los peines de frecuencias ópticas (2005). Una lista ya larga a la que ha tenido el honor de sumarse el galardón de este año.

Fuente: Fundación Nobel

Más información en la nota de prensa, información básica y material avanzado de la Fundación Nobel

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