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Nobel de Física para las herramientas de luz

Leonardo Domínguez 03 / Oct / 18
Esta edición reconoce la trascendencia de dos descubrimientos: la invención de las pinzas ópticas y la técnica para generar impulsos ópticos ultra cortos y de alta intensidad

Una trampa de luz fue la estrategia que diseñó Arthur Ashkin y por la cuál, el científico estadounidense, conquistó el premio Nobel de Física 2018. La Academia Real Sueca de las Ciencias concedió este galardón de manera conjunta a Ashkin, al francés Gérard Mourou y a la canadiense Donna Strickland por sus "revolucionarios inventos en el campo de la física láser", informó la institución.

Este Nobel reconoce la trascendencia de dos descubrimientos: la invención de las pinzas ópticas y sus aplicaciones en los sistemas biológicos, a cargo de Ashkin; mientras que Mourou y Strickland reciben el premio por su técnica para generar impulsos ópticos ultra cortos y de alta intensidad.

Las pinzas ópticas son tecnología láser que permite atrapar estructuras diminutas e invisibles al ojo humano, captura cuerpos del tamaño de milmillonésimas partes de un metro, que van desde partículas, bacterias y otras células vivas, por medio de la luz. Además, con este instrumento pueden manipular estas estructuras sin dañarlas, lo que representa un “hito en los avances en la biología celular y molecular”, detalla Karen Volke, Responsable del Laboratorio de Micromanipulación Óptica de la UNAM.

“Antes de las pinzas ópticas era imposible realizar estudios a nivel de células individuales, de organelos. Ahora es posible diseccionar una a una las propiedades de una célula, bacteria o virus; tenemos la oportunidad de entender nuevos paradigmas del comportamiento y las funciones de una célula”, apunta Volke.

Como si de un Jedi de Star Wars se tratara, Arthur Ashkin superó la ciencia ficción al “demostrar que las fuerzas ópticas, generadas por la luz láser, al ser enfocadas en haces muy finos podían desplazar pequeñas partículas dieléctricas tanto en aire como en agua”, explica Julio Mendoza, quien fue secretario Académico del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional.

Tiene 96 años, se convirtió en la persona más longeva en recibir un Premio Nobel. A pesar de su avanzada edad, el científico no ha dejado de trabajar: hoy no tuvo tiempo de dar entrevistas porque está muy ocupado con su próximo estudio, comunicó a la Academia.
Foto: Arthur Ashkin / AP

De acuerdo con Mendoza, las pinzas ópticas se basan en el fenómeno de que la luz puede ejercer presión; como ya lo había señalado Kepler, en 1619, para explicar porque la cola de los cometas apunta en la dirección opuesta al sol: por la presión de la luz solar. “Algo muy relevante de estas pinzas es que permiten medir las fuerzas que actúan sobre partículas muy pequeñas. La medición de estas micro fuerzas ayuda a entender la mecánica micrométrica de las estructuras atrapadas”, puntualiza Gerardo Herrera Corral, líder del trabajo de los científicos mexicanos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN).

Arthur Ashkin, tiene 96 años, se convirtió en la persona más longeva en recibir un Premio Nobel. A pesar de su avanzada edad, el científico no ha dejado de trabajar: hoy no tuvo tiempo de dar entrevistas porque está muy ocupado con su próximo estudio, comunicó a la Academia.

En el Laboratorio de Micromanipulación Óptica de la UNAM. también se llevan acabo líneas de investigación a partir de las pinzas ópticas que al “combinarlas con otras técnicas, nos permiten esculpir la luz, darle forma, y distribuirla en un área un poco mayor y colocar distintas trampas para manipular varias partículas de forma simultánea”, dice Volke, vía telefónica.

“Nosotros utilizamos las técnicas de micromanipulación óptica, que están basadas en el desarrollo de las pinzas, pero las utilizamos en otros sistemas que tienen propiedades dinámicas peculiares: desde un haz de luz que puede hacer rotar a la materia hasta sistemas físicos que tienen una dinámica complicada; podemos realizar modelos experimentales de estos sistemas utilizando las técnicas de micromanipulación”, agrega.
 

Después de 55 años, la Academia volvió a conceder un Nobel de Física a una mujer, a Donna Strickland que junto con su director de tesis doctoral, Gérard Mourou, desarrolló la técnica Chirp Pulse Amplification (CPA) que ha permitido nuevas áreas de investigación
Foto: Donna Strickland / Reuters

Otro hecho muy relevante del anuncio de hoy es que, después de 55 años, la Academia volvió a conceder un Nobel de Física a una mujer. Donna Strickland junto con su director de tesis doctoral, Gérard Mourou, desarrolló la técnica Chirp Pulse Amplification (CPA) que ha permitido nuevas áreas de investigación y una gran cantidad de aplicaciones médicas, como cirugías oftalmológicas que permiten reducir la miopía y el astigmatismo.

Una característica distintiva de este técnica es la aceleración. La CPA, cometa Herrera Corral, consiste en reducir la longitud de un pulso de láser, amplificarlo y comprimirlo de nuevo, lo que multiplica su intensidad permitiendo pulsos tan cortos como femto segundo, un femto segundo es tan corto que la luz viaja en ese tiempo solo 0.3 micrómetros, es decir, que recorre la distancia comparable con el diámetro de un virus.

“En la física de aceleradores con que yo trabajo, también se usa luz láser pulsada y con gran intensidad para acelerar partículas. De hecho, los nuevos aceleradores harán uso de estos pulsos láser en lo que se llama aceleración en plasmas con Estela de campo. El láser produce una ola y los electrones o protones entran en esa ola como surfistas”, describe el investigador del CINVESTAV.

Entre 1901 y 2017, en todas las categorías del Nobel, sólo 49 mujeres han sido galardonadas y, en la disciplina de Física, de los 210 premiados hasta hoy sólo tres fueron destinados a científicas. “Tenemos que celebrar a las mujeres físicas porque están ahí fuera”, comentó Strickland, quien se dijo “honrada de ser una de esas mujeres”, después de anunciarse del premio

“Las sociedades son machistas. El trabajo de la mujer es poco reconocido en distintos ámbitos. Aunque haya aportaciones femeninas extremadamente relevantes en la ciencia, muchas veces se les reconoce a sus colegas cercanos y no a ellas. Sin que esto signifique que estos colaboradores tampoco lo merezcan. En los laboratorios de investigación, históricamente ha habido menos apertura para las mujeres, muy pocas son líderes de grupos y por supuesto que no es por una falta de capacidad sino por un falta de reconocimiento”, puntualiza Karen Volke.

 

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Autor: Leonardo Domínguez