"A steady-state superradiant laser with less than one intracavity photon". J. G. Bohnet, Z. Chen, J. M. Weiner, D. Meiser, M. J. Holland, J. K. Thompson. NATURE 484, 78 (2012).
DOI: 10.1038/nature10920
Translation to spanish:
Mi nombre es James Thomson, físico del NIST aquí en JILA, en la Universidad de Colorado. Este es mi laboratorio de átomos fríos, donde actualmente enfriamos y atrapamos átomos mediante luz láser, y donde realizamos algunas cosas interesantes del mundo cuántico.
Nosotros desarrollamos algo conocido como láser super-radiante, que funciona en este régimen realmente extraño y que es muy interesante desde la perspectiva de la Física. Ésto funciona con tan sólo algunos fotones que guían el proceso de estimulación normalmente asociado a los láseres.
Pero adicionalmente, resulta muy interesante desde la perspectiva de la tecnología, porque mostramos que el color de la luz emitida por este láser es poco sensible al ambiente que le rodea y al movimiento de las cosas que se colocan alrededor del láser.
De hecho, resuelve uno de los problemas clave para la realización de los mejores láseres que se pueden hacer aquí en el NIST y en algunos otros lugares en el mundo.
En nuestro láser se atrapan alrededor de un millón de átomos de rubidio entre dos espejos, y allí se hacen levitar. Y entonces esos átomos, mientras se encuentran entre los espejos, espontáneamente cominezan a sincronizarse entre ellos. En cierta forma es como ocurre con los grillos, todos ellos pueden cantar de manera independiente, pero después de un poco de tiempo en el que se escuchan unos a otros, todos ellos empiezan a cantar al unísono.
Así que esos átomos también se sincronizan y empiezan a emitir luz todos juntos por igual, y la emiten "en fase", como nosotros le llamamos. Y es como cuando los grillos cantan juntos.
Entonces los átomos empiezan a emitir en fase unos con respecto a otros, lo que lleva a un enorme incremento de la cantidad de luz que se obtiene. A este incremento se le llama "estimulación".
Esencialmente, en un láser normal se generan muchísimos cuantos de luz, llamados "fotones", que se reflejan entre los espejos. Y éstos son las cosas que llevan la información, y que de hecho hacen que el láser se encuentre en un estado de alta precisión, como un reloj que hace "tic" regularmente.
De hecho, en un láser usual existen millones y millones y millones de estos cuantos de luz reflejándose. Pero nuestro láser es capaz de funcionar y de comportarse como un láser con menos de un fotón en la cavidad. De hecho podemos hacerlo funcionar con menos de una quinta parte de fotón, en promedio, dentro de la cavidad. Esto significa que en ocasiones, si se mira la cavidad entre los espejos, no habrá luz dentro de la cavidad. No habrá fotones.
Éste es un régimen realmente extraño para el funcionamiento de un láser. Ésto es sumamente novedoso. Y nosotros pensamos que el funcionamiento de este láser es, por sí sólo, muy interesante y muy ingenioso.
Y nosotros queremos colores muy precisos. ¿Por qué? ¿Por qué nosotros queremos colores precisos? Bien, porque se puede pensar a la luz como un péndulo. Es un objeto que oscila periódicamente. Y de hecho, nosotros la usamos para hacer relojes atómicos sumamente precisos, aquí en el NIST y en el JILA.
Además, podemos pensarla espacialmente, cuando se tiene luz que se deja propagar a lo largo del espacio, ésta se convierte en una especie de regla que permite medir distancias con mucha precisión.
Así que usando algunos de los conceptos que hemos demostrado en nuestro arreglo experimental, en un futuro se podrán realizar muchos más láseres de un sólo color, y con ellos realizar mediciones mucho más precisas, y tener mejores relojes atómicos para aplicaciones en los sistemas de posicionamiento global que usamos en los coches todos los días.
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