Centellas, rayos y láser

En el episodio anterior de FCF… habíamos aprendido que las pistolas de rayos guardaban una semejanza digna de mención con los actuales láseres y que éstos requerían de un medio activo para ser operativo. Mediante la técnica del bombeo se lograba invertir la población de los niveles energéticos de los electrones en los átomos del medio activo y se conseguía, por fin, la emisión de luz coherente, monocromática y direccional que constituye la radiación láser. Pero no todo era tan sencillo, ya que aparecía el problema de la dependencia de la efectividad de la emisión estimulada con la frecuencia de la luz emitida por el dispositivo, lo cual hacía tremendamente complicado llevar a la práctica la construcción de armas devastadoras como láseres de rayos X o gamma…

¿Existen láseres con la suficiente potencia como para acabar con una vida humana o con un baboso y libidinoso monstruo alienígena ávido de sexo con bellas mujeres terrícolas? Empecemos por el principio y veamos los tipos de láser conocidos en la actualidad (pido perdón a alguno de ellos que me pudiese olvidar). El primer láser operativo, construido por Maiman en 1960, tenía como medio activo un sólido, el rubí, y se puede incluir en la categoría de los llamados láseres de estado sólido. Entre éstos, actualmente, uno de los más utilizados es el Nd:YAG (granate de aluminio e ytrio dopado con neodimio), que produce radiación, preferentemente, en el infrarrojo con una longitud de onda de 1060 nanómetros (milésimas de micra o milmillonésimas de metro). Con él se han llegado a generar potencias de hasta 1 kilowatt en el modo continuo (la radiación se emite de forma continua en el tiempo) y mucho mayores en el modo pulsado (la radiación no se emite de forma continua, sino a impulsos que duran lapsos de tiempo tan cortos, que el ojo no los percibe), al superponer algunos formando un tándem. Existen, también, láseres de rubí capaces de proporcionar potencias de gigawatts (miles de millones de watts) durante unos pocos nanosegundos. En diciembre de 1984 el láser Nova de los laboratorios Lawrence Livermore en California, formado por diez haces simultáneos, emitió una radiación ultravioleta durante 1 nanosegundo, produciendo una energía de 18.000 joules. Se trata de un láser de vidrio dopado con neodimio y puede focalizar hasta 120 billones de watts en un pequeño bloque de combustible nuclear para iniciar una reacción nuclear de fusión. En 1996 se lograron pulsos de 1250 billones de watts de 580 joules durante unos breves 490 femtosegundos (milbillonésimas de segundo). Existen, asimismo, láseres de gas, que utilizan preferentemente gases nobles (el más utilizado es el de He-Ne, que empleamos en clase para hacer demostraciones), dióxido de carbono (produce luz de 10,6 micras de longitud de onda), nitrógeno molecular (genera radiación en el ultravioleta a 337,1 nanómetros) o fluoruro de hidrógeno, entre otros. Un láser de dióxido de carbono de unos pocos kilowatts puede ser capaz de abrir un agujero en una placa de acero de más de medio centímetro de grosor en algo menos de 10 segundos. Otros tipos de dispositivos láser son los de semiconductores. Entre sus ventajas se cuentan su alta eficiencia (bajas pérdidas) y su pequeño tamaño, que puede llegar incluso a ser de las dimensiones de un grano de arena; las potencias de emisión pueden llegar a los 200 miliwatts. Aunque, al principio, necesitaban enfriarse a temperaturas del orden de la del nitrógeno líquido (-196 grados centígrados), en la actualidad se encuentran disponibles en el mercado y funcionan perfectamente a temperatura ambiente. Los láseres químicos son bombeados mediante energía generada en una reacción química. El más conocido es el láser de fluoruro de deuterio y dióxido de carbono. Su gran ventaja es que no necesita fuente de alimentación externa, ya que la reacción entre el flúor y el deuterio produce la energía suficiente como para bombear un láser de dióxido de carbono. Finalmente, se pueden encontrar láseres líquidos y de electrones libres; estos últimos precisan un acelerador de electrones y un potente campo magnético para desviarlos y dirigirlos adecuadamente.

A la vista de todo lo anterior parece fácil afirmar que láseres como algunos de los que hemos citado pueden ser perfectamente utilizados como armas muy poderosas. Pero, si sabéis leer entre líneas, hay algunas cosas que he pasado por alto de forma deliberada o las he dejado entrever de forma muy sutil. Me estoy refiriendo al asunto de la eficiencia, es decir, a la relación entre la energía generada por el artilugio y la energía desperdiciada o no aprovechable directamente como poder mortífero. Veréis, resulta que para que el láser funcione correctamente hay que proporcionarle algo con lo que se produzca la inversión de la población y, consecuentemente, la emisión estimulada. Esto se hace con una fuente de alimentación. Mucho de ese poder se pierde en forma de calor y, muy raramente, se consiguen rendimientos superiores al 25-30 %. La consecuencia inmediata es que se precisan sistemas de refrigeración que acompañen al láser. Y aquí viene lo bueno, pues esas fuentes de alimentación y esos sistemas de refrigeración han de ser enormes. De hecho, la más compacta de la que disponemos actualmente tiene el tamaño aproximado de un tráiler (más de 100 metros cúbicos). Puede que esto no sea impedimento a bordo de un destructor imperial intergaláctico o en la Estrella de la Muerte, pero sí que constituye un serio contratiempo a la hora de llevar un arma de éstas en la mano. Uno de los láseres más poderosos con el que contamos en la Tierra es el MIRACL, capaz de generar potencias de 2,2 millones de watts y diseñado para alcanzar objetivos en el espacio. Su tamaño es descomunal. A pesar de todo, estas armas terroríficas perderían eficacia al ser disparadas desde el espacio con la intención de destruir objetivos en tierra, ya que la radiación de un láser se ve seriamente afectada por el aire y las condiciones meteorológicas. Si un haz suficientemente intenso atravesase la atmósfera, el aire se calentaría y se crearían turbulencias, dando lugar a áreas de altas y bajas presiones que harían desviarse al rayo. No obstante, para aquellos de vosotros con espíritu sanguinario, un fino halo de esperanza: hasta lo anterior se puede aprovechar para diseñar un arma. Existe en el mundo real un láser de rayos ultravioletas, el cual afecta, a su paso, al aire circundante creando una especie de túnel de iones positivos y negativos. El láser, por si mismo, no produce daño alguno en el blanco, pero junto con él se envía una corriente eléctrica que viaja por el canal iónico anterior y que es la que le atiza una buena sacudida al objetivo. El pequeño inconveniente es que semejante arma tiene, aún, el tamaño aproximado de una mesa de cocina.

Fin de este episodio de FCF…(Esto es por quejaros de que los posts son largos).