Crédito: PTB

Los láseres más nítidos significan una mejor precisión en todos los campos donde se usen, y los científicos acaban de establecer un nuevo récord para la nitidez del láser, la construcción de un láser con un ancho de línea de sólo 10 milihertz (0,01 hertz).

Ese ancho de línea es una medida de cuánto del espectro óptico logra cubrirse, y mientras que no hemos conseguido el ideal de un láser con apenas una longitud de onda específica – los fotones fluidos en una sola frecuencia – estamos ahora más cerca de conseguirlo.

Investigadores del Instituto Nacional de Metrología de Alemania, o PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt), dicen que una de las maneras en que el nuevo láser resultará útil es mantener nuestro estándar de tiempo.

«Cuanto más pequeño es el ancho de línea del láser, más precisa es la medición de la frecuencia del átomo en un reloj óptico», explica uno de los investigadores, el físico Thomas Legero. «Este nuevo láser nos permitirá mejorar decisivamente la calidad de nuestros relojes».

Después de casi diez años de trabajo, los investigadores alcanzaron el nuevo récord con la ayuda de un resonador de silicio Fabry-Pérot, un dispositivo utilizado para controlar la longitud de onda de la luz a través de dos espejos fijos colocados uno frente al otro y fijados dentro de un doble cono.

La longitud de la brecha entre esos espejos, y en particular su estabilidad, controla el ancho de línea del láser dentro de él – así que el desafío para los científicos era mantener esos espejos tan estables como sea posible.

Esto significaba eliminar la interferencia de las variaciones de presión, las vibraciones del sonido y las ondas sísmicas, y las fluctuaciones de temperatura.

La tarea final fue minimizar el movimiento térmico de los átomos en el resonador, el movimiento browniano que ocurre en todos los materiales a una temperatura finita: para hacer esto, el resonador fue hecho de silicio monocristalino y enfriado a una temperatura de -150 ° Celsius (-238 ° Fahrenheit).

Y entonces nació el láser más nítido del mundo. Los investigadores dicen que las ondas de luz del láser, oscilando a aproximadamente 200 trillones de veces por segundo, son estables durante 11 segundos antes de que salgan de sincronía.

Es suficiente tiempo para que la luz viaje a la Luna y regrese cinco veces.

Si el láser va a ayudar a mejorar las comunicaciones de radio a través del espacio profundo sin embargo, va a tener que viajar aún más, y el equipo PTB está seguro de conseguir que el ancho de línea esté aún más hacia abajo, quizás por debajo de 1 millihertz.

De hecho, los investigadores crearon dos láseres con las mismas propiedades, ya que nadie más ha creado láseres para esta especificación antes, se requerían dos dispositivos para comparar unos con otros y verificar las mediciones clave.

Por ahora los láseres se están utilizando para mejorar la calidad de los relojes atómicos ópticos y medir los átomos ultracold con mayor precisión.

En el futuro, los láseres también podrían ser usados ​​para medir la radiación electromagnética con más precisión e incluso para probar la teoría de la relatividad.

La investigación ha sido publicada en Physical Review Letters.