L’invenzione del primo laser risale al 1960 per opera di Theodore Harold Maiman (Los Angeles, 11 luglio 1927 – Vancouver, 9 maggio 2007), fisico ed ingegnere elettronico che vediamo in foto.
Partiamo dal principio.
Albert Einstein nel 1916 elaborò una teoria sull’emissione stimolata delle radiazioni.
Tale teoria si riassume in questo modo : Gli atomi rimangono nel loro stato di energia fondamentale, ma se assorbono una certa quantità di energia, possono saltare ad uno uno stato eccitato. E’ una situazione instabile e quindi ritornano allo stato fondamentale, emettendo spontaneamente un fotone (una “particella di luce”). Ma se un atomo viene colpito da un fotone quando è eccitato, ciò lo stimola a “diseccitarsi” con conseguente emissione di due fotoni identici. Questo porta a pensare che , se si riesce ad eccitare la maggior parte degli atomi , un fotone avrà più possibilità di colpire un atomo eccitato, che emetterà due fotoni, che probabilmente colpiranno un altro atomo eccitato e così via: si ha una amplificazione di luce (fotoni) causata da emissione stimolata: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)….
Questa teoria non trovò subito interesse nella comunità scientifica. Solo dopo 35 anni Charles H. Townes (Greenville, USA, 28 luglio 1915 – Berkley, 27 gennaio 2015), nel 1954 se ne interessa e costruisce un dispositivo chiamato MASER (amplificazione di microonde mediante emissione stimolata di radiazione), che come suggerisce il nome amplifica microonde usando emissione stimolata. Il MASER riesce ad amplificare e produrre solo radiazioni a bassa energia. Il successore LASER sarà più potente e riuscirà ad amplificare radiazioni a più alta energia come la luce visibile.
Da questo momento la comunità scientifica sembra tutta interessata alla costruzione di un MASER più potente. L’acronimo LASER non è ancora in uso. Si mirava a costruire il cosiddetto MASER OTTICO, proprio in riferimento alla luce visibile.
Mentre Charles H. Townes inizia a lavorare nella compagnia telefonica di Alexander Graham Bell, uno studente di nome Gordon Gould (New York, 17 luglio 1920 – New York, 16 settembre 2005) lo va a trovare per discutere del MASER OTTICO.
Il talento di Gould lo porta ad avere un’intuizione che prevede di usare due specchi per far sì che la emissione stimolata rimbalzi avanti e indietro tra di loro, così da aumentare l’intensità della radiazione ed ottenere un fascio molto intenso, che alla fine emerge da uno dei due specchi in parte trasparente. Gould decide di chiamare questo nuovo dispositivo LASER.
Gould era intenzionato a brevettare subito tale invenzione ma aveva commesso l’errore di non costruirne uno. Nel frattempo Townes e Schawlow arrivarono alle stesse conclusioni ma facendo le cose in modo più intelligente, pubblicando tali risultati sulla rivista “Physical Review Letters” nel 1958. La guerra per la paternità del brevetto dura circa 30 anni con un’accordo che accontenterà un po’ tutti. Ora però il laser doveva essere costruito veramente e Gould riuscì a convincere il Pentagono, che vide in tale dispositivo, la possibilità di creare un “raggio della morte” ed uccidere milioni di russi. Il Pentagono concesse grandi fondi a Gould ma egli non poteva assistere agli esperimenti e neanche entrare negli edifici dove venivano eseguiti, a causa della sua partecipazione ai circoli comunisti. Il Pentagono non poteva rischiare di far lavorare ad esperimenti top-secret, una potenziale spia sovietica. Neanche l’ideatore.
In un convegno del 1959 a New York si discute molto del tema laser anche se ognuno dei presenti non voleva rivelare granchè ai potenziali rivali. Il problema fondamentale per la costruzione di un laser era proprio il materiale da usare. Tra i più promettenti c’era il rubino, ma nel suo discorso Schawlow afferma che non avrebbe mai funzionato. Tra gli ascoltatori però c’è uno sconosciuto scienziato californiano: Theodore Harold Maiman.
Maiman non ha grandi risorse come Gould ed i laboratori Bell, ma è un ingegnere caparbio che sa far funzionare le cose in modo semplice. Egli crede che il rubino sia un materiale idoneo. Il problema da risolvere è come ottenere la grande quantità di energia necessaria per eccitare gli atomi nella cavità del laser. Un fotografo dilettante che lavora con lui gli dà l’idea di cui ha bisogno: basta usare una lampada flash!
Dopo qualche prova ecco i risultati: una piccola bacchetta di rubino ricoperta da uno strato di argento riflettente, inserita in una lampada flash a spirale. Il flash eccita gli atomi dentro al rubino, provocando l’emissione stimolata di luce che, dopo aver rimbalzato avanti e indietro nella cavità, esce dal laser come un fascio intenso concentrato. E’ Il 16 maggio 1960 ed un intenso bagliore di luce rossa illumina la stanza: il laser è nato!
Maiman è uno sconosciuto nel mondo scientifico e deve trascorrere un bel po’ di tempo perché la maggior parte dei fisici accetti che è lui il vincitore di questa “corsa”.
Già nel 1962 il laser trovò la sua prima applicazione pratica per le micro-saldature durante gli interventi chirurgici alla retina. Nel 1964 Maiman aspirò inutilmente al Premio Nobel per la fisica, assegnato invece a Nikolaj Gennadievič Basov, Aleksandr Mikhailovich Prokhorov e Charles H. Townes.
Oggi i campi di applicazione del laser sono innumerevoli e con risultati sempre più promettenti.
Grazie al genio di pochi, oggi siamo tutti in grado di beneficiare di tale tecnologia.
Vi proponiamo un video di YouTube molto ben fatto.
