Prof. Héctor Luis Mancini Maza, Departamento de Física y Matemática Aplicada, Facultad de Ciencias
Un apoyo a la física experimental
La academia sueca ha decidido otorgar esta vez el premio Nobel de Física a dos físicos experimentales que trabajan en el área de la Óptica Cuántica, uno francés, Serge Haroche y otro norteamericano (NIST Boulder Colorado) David Wineland. Una vez más, la academia ha decidido hacer recaer el premio sobre grupos de investigación cuyos resultados no están ligados directamente a preocupaciones industriales o aplicaciones inmediatas. Aunque la óptica y la electrónica cuántica tienen asociada una industria paralela que mueve miles de millones de dólares (láseres y optoelectrónica), es muy difícil pronosticar que las conclusiones científicas de los premiados tengan alguna aplicación concreta a corto plazo. Se habla de la computación cuántica, un objetivo lejano, que está delineándose y también, de relojes atómicos mucho más precisos, un objetivo más cercano con un campo de aplicación importante, pero que parece de menor alcance industrial. Por ahora, los físicos nos alegramos mucho más por los avances científicos que los premiados aportan al conocimiento básico y por el apoyo implícito que el premio brinda a la física experimental, que por la existencia de posibles problemas aplicados que puedan resolverse en corto plazo.
La Óptica Cuántica es una disciplina que nació después de la aparición del láser en 1960. Se trata de una fusión de la óptica clásica con la mecánica y la electrónica cuántica dedicada a afrontar principalmente problemas de interacción de la radiación (luz) con la materia. Dentro de la física, la óptica es un capítulo muy antiguo ligado fundamentalmente a la oftalmología y fotografía, y a las aplicaciones en la formación de imágenes (microscopios, telescopios). Aunque en los comienzos de los estudios sobre la interacción radiación-materia se utilizaron otras fuentes (por ejemplo, en el "bombeo óptico", A. Kastler premio Nobel 1966), la Óptica Cuántica debió esperar para su desarrollo la aparición de fuentes de luz con características controlables, y luego, esperar a que los láseres alcanzaran el nivel de calidad que hoy poseen. En los años 60 se bromeaba frecuentemente entre los que trabajaban en óptica clásica y los que lo hacían en el desarrollo de láseres. Los ópticos decían que el láser era "una solución en busca de un problema" y los laseristas contestaban que hasta la aparición del láser, la óptica había sido sólo "un voluntarioso intento de aprovechar el ruido". Las dos décadas siguientes vieron un desarrollo de los láseres hasta límites que por entonces, eran insospechados, y el desarrollo de la óptica cuántica en un ámbito propio.
Los premios Nobel de este año han abierto una nueva etapa en el estudio de la interacción de la radiación electromagnética con la materia, la posibilidad de interactuar y controlar una sola partícula cuántica. En el caso de Serge Haroche, en París se cita su experimento en donde un haz de fotones (partículas de luz a frecuencias de microondas) oscila dentro de una pequeña cavidad óptica con dos espejos de alta reflectividad. Esto permite al fotón un tiempo de vida de una décima de segundo (que para un fotón equivale a estar atrapado durante el equivalente a un viaje alrededor de la Tierra). El fotón es detectado haciendo pasar por la cavidad átomos especialmente preparados en estados altamente excitados (estados de Rydberg). De esta manera, durante el "largo" tiempo de vida del fotón atrapado se pueden realizar muchas operaciones cuánticas sin destruirlo.
En el caso de David Wineland, en Boulder, Colorado, el láser de alta calidad es utilizado para suprimir el movimiento térmico (al azar) de átomos cargados (iones) y atrapados en una trampa electrostática. El láser permite "enfriar" el átomo hasta temperaturas cercanas al cero absoluto.
En ambos casos, sus trabajos son el fruto de una larga tradición anterior en experimentos de este tipo.