Do raio ficcional ao mundo real: a história fascinante dos lasers

A invenção do laser foi uma verdadeira revolução científica, e como em muitas descobertas importantes, várias mentes brilhantes contribuíram para o seu desenvolvimento. Embora a ideia de feixes de energia tenha povoado a ficção científica por décadas, foi no início do século XX que a ciência por trás dos lasers começou a tomar forma. 

Tudo começou com a teoria quântica, proposta por Max Planck em 1900, e se aprofundou com os trabalhos de Albert Einstein, que, em 1917, descreveu o conceito de emissão estimulada — um dos princípios fundamentais que permitiriam a criação dos lasers.

Nos anos seguintes, a ideia de emissão estimulada ficou na obscuridade, até que, nas décadas de 1940 e 1950, o interesse por tecnologias de micro-ondas trouxe essas teorias à tona novamente. 

Excitando moléculas

Físicos como Charles Townes e Arthur Schawlow, que trabalhavam em espectroscopia de micro-ondas, perceberam o potencial das micro-ondas para excitar moléculas, abrindo caminho para o que seria o precursor do laser: o maser. 

O maser funcionava amplificando micro-ondas em vez de luz visível, e foi um importante avanço, mas Townes acreditava que era possível ir além e explorar a emissão estimulada para comprimentos de onda mais curtos, como o infravermelho e a luz visível.

Foi com essa ideia em mente que Townes e Schawlow começaram a trabalhar no conceito de laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, termo em inglês para "Amplificação de Luz por Emissão Estimulada de Radiação"). Em 1958, publicaram um artigo descrevendo como a emissão estimulada poderia ser usada para criar um feixe de luz coerente, e dois anos depois, obtiveram a patente para essa tecnologia. 

No entanto, enquanto eles ainda trabalhavam na teoria, Theodore Maiman, um engenheiro da Hughes Aircraft, foi o primeiro a construir um laser funcional em 1960, usando um cristal de rubi e uma lâmpada de xenônio para estimular os átomos. Esse laser produzia um feixe vermelho e pulsante, marcando o início da era dos lasers.

Laser nos tribunais

O desenvolvimento do laser gerou uma série de batalhas judiciais, especialmente por parte de Gordon Gould, que também havia trabalhado em projetos de laser. Embora Gould tenha entrado com seu pedido de patente logo após Maiman, ele só obteve os direitos legais décadas depois, em 1988, após uma longa disputa. 

O trabalho de Townes, Schawlow e Maiman foi rapidamente reconhecido pela comunidade científica, rendendo prêmios Nobel e consolidando o laser como uma das inovações mais importantes do século 20.

Como os lasers realmente funcionam? 

A base está na ideia de excitar elétrons em átomos para que eles "saltem" para níveis de energia mais altos. Quando esses elétrons retornam aos seus níveis originais, eles liberam fótons — partículas de luz. O laser aproveita esse processo, gerando um feixe de luz onde todos os fótons têm a mesma energia e direção. 

Para fazer isso, é necessário alcançar um estado conhecido como "inversão populacional", onde há mais átomos excitados do que em seus estados normais. Quando a emissão estimulada é gerada, todos esses átomos começam a liberar fótons em uníssono, criando um feixe de luz altamente concentrado.

Desde sua invenção, o laser encontrou aplicações em quase todos os setores da sociedade. De cirurgias oculares a sistemas de telecomunicações, os lasers são usados para cortar, soldar, medir distâncias, realizar cirurgias e até em entretenimento, como nos leitores de CD e DVD e nos dispositivos para brincadeiras com gatos. 

O impacto dessa tecnologia é incalculável, e o futuro promete ainda mais inovações à medida que os lasers se tornam cada vez mais potentes e acessíveis.