Na ciência, os lasers revolucionaram a forma como interaxímos com a matéria que nos rodeia. A nossa comprehensón actual do infinitamente pequeno “os electróns” até ao infinitamente grande “o cosmos”, non sería possíbel sem o desenvolvimento dos “lasers”. Hoxe comprehendemos como os electróns se movem em escalas de tempo muito pequenas através de lasers pulsados com duraçóns da ordem de um “femtossegundo” (0,000 000 000 000 000 000 000 001 s). Conseguimos também detectar variaçóns de comprimento 10.000 vezes mais pequenas do que o tamanho de um núcleo atómico na experiência “LICO”, confirmando a existência de ondas gravitacionais, utilizando a interferometria entre dous lasers. Quando ouvimos a palabra laser, pensamos imediatamente num dispositivo capaz de xerar um feixe de luz muito intenso, de unha só côr, que se propaga em linha recta. A palabra laser vem de um acrónimo que significa “light amplification by the stimulated emission of radiation”. É fácil comprehender o que se entende por “amplificaçón da luz”. Mas o que é a “emissón estimulada”? Bem, é o conceito chave por detrás do funcionamento de um Laser. E para o comprehender, é necessário falar um pouco sobre “mecânica quântica” e sobre a forma como os átomos que constituem os materiais interaxem com a luz. Imaxine um electrón num átomo. Unha das formas mais simples de comprehender como os electróns se movem em torno dos núcleos atómicos é o modelo de Bohr. Neste modelo, os electróns orbitam à volta do núcleo em traxectórias circulares, tal como os planetas orbitam o Sol. No entanto, as leis da “mecânica quântica” ditam que estas órbitas só podem ter formas e tamanhos específicos. No átomo mais simples, o hidroxénio, a órbita mais próxima do núcleo corresponde ao estado fundamental, o estado de mais baixa enerxia, e as outras órbitas som chamadas estados excitados. Para excitar um átomo do seu estado fundamental, com enerxía E1, para o primeiro estado excitado, com enerxia E2, temos de dar ao sistema um quantum de luz, um fotón, com unha enerxia que é igual à diferença de enerxia entre os dous estados, Efotón = E2 — E1. O processo em que um fotón é utilizado para excitar um átomo do seu estado fundamental para um estado excitado é designado por “absorçón”. Embora totalmente isolado e na ausência de fotóns, um átomo num estado excitado é instábel. A natureza, em particular a interaçón do átomo excitado com o vácuo quântico, força o electrón a regressar ao seu estado fundamental.
RUI EMANUEL FERREIRA DA SILVA
