Luis E. Zapata: del henequén al láser ultrarrápido
Por Marytere Narváez
Mérida, Yucatán. 14 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Nacido en la ciudad de Mérida en la década de los cincuenta, Luis E. Zapata pasó sus primeros años en un ambiente industrial y técnico en la hacienda henequenera de su padre, quien le inculcó el gusto por la ciencia y el idioma inglés que dominaba por su trato con el mercado estadounidense en la venta de cuerdas de fibra de henequén para barcos de guerra. Tras el declive en la demanda de henequén a finales de la misma década, generada por los monopolios y la entrada de las fibras sintéticas, Zapata abandonó la idea de continuar con el negocio familiar y decidió dedicarse por completo a la ciencia.
En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el investigador señaló que su interés se centró en la física después de escuchar sobre el acelerador de partículas de la Universidad de Stanford, construido en la década de los sesenta. "Mi papá me impulsaba también y tuve la suerte de tener una buena preparación en el Colegio Universitario Montejo. Estudié matemáticas en la Universidad de Yucatán, donde gané un concurso de matemáticas. A partir de ahí buscamos becas para estudiar en el extranjero, y la Fundación Rotaria me otorgó la beca de embajadores durante un año para estudiar en Washington University, así que me fui en el año 72", comentó el investigador.
Para permanecer en la universidad más allá del primer año, Luis E. Zapata entró al equipo de futbol para obtener una beca de colegiatura. "Aunque todas las becas eran académicas y no deportivas, contaba que el coach fuera con los directores y dijera que querían conservar a algún muchacho en el equipo, y gracias a eso pude quedarme".
Con recursos limitados en el extranjero, el joven universitario buscó un trabajo por las noches para sostenerse económicamente. Trabajó como operador del ciclotrón de la universidad y vendiendo hamburguesas, de ocho de la noche a dos de la mañana. "Una vida bastante ocupada. Vas a trabajar, luego a las clases, después a hacer las prácticas de futbol y hacer tus tareas. Bastante lleno el tiempo. Así me pasé los siguientes tres años y me gradué."
A su regreso a Yucatán intentó conocer lo que se hacía en el área física, pero descubrió que no existían muchas oportunidades. Gracias a la venta de un terreno de su familia pudo regresar a Estados Unidos para estudiar física en la Universidad de Florida. "Ya que uno entra a la escuela de graduados las cosas son más fáciles en general, al menos en Estados Unidos y en Europa. Pasaron unos cuatro años para concluir la maestría y un año más para el doctorado. En la Universidad de Florida conocí a la mujer con quien me casaría después de recibirme de doctorado."
Desarrollo de láser de alta potencia
A través de un profesor de la universidad obtuvo un trabajo en el Langley Research Center del National Aeronautics and Space Administration (NASA), lugar donde entrenaban los astronautas de las misiones Apolo y Mercury. Es allí donde empieza a trabajar con láseres de alto poder, y consigue la ciudadanía americana para trabajar en el Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), el más equipado del departamento de energía del país, en donde estaban investigando la fusión nuclear a base de láseres.
Vista aérea del LLNL. Créditos: Lawrence Livermore National Laboratory, Lawrence Livermore National Security, LLC, y el Departamento de Energía."A mí me encantó esa idea. Allá pasaron 17 años, los niños, que nacieron en Virginia, crecieron en California y yo me dediqué a los láseres de fusión de alto poder y a los láseres bombeados con diodos y tuvimos muy buenos resultados en los experimentos. Hay un láser que se utiliza en la industria aeronáutica para reforzar las turbinas. Las turbinas tienen aspas que trabajan a gran presión y a gran temperatura, entonces el láser de alto poder se refuerza y comprime su superficie. Es como la superficie del concreto que también se comprime."
El invento patentado por Luis E. Zapata y dos de sus colegas del laboratorio nacional de Livermore se ha usado como parte de un sector especial de industria aeronáutica para reforzar las alas de Boeing 777, a partir de la integración del láser de alto poder a una maquinaria más compleja en la compañía fundada por los colegas del investigador.
En 1997 recibió el Federal Laboratory Consortium Award for Excellence in Technology Transfer por parte del LLNL. Además, el láser de fusión que trabajó en Livermore se construyó y se convirtió en un programa de ingeniería. En 2003, Luis E. Zapata se integró a una compañía de aeroespacio llamada Reaction Engines Limited, donde construían láseres de alto poder para los militares de alrededor de 100 kilowatts de salida que pudieran ser portátiles. Los hijos del investigador ya estaban en la universidad, en Redondo Beach, California.
Más tarde, Luis E. Zapata conoció al profesor Kärtner en el lnstituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y se unió a su grupo de trabajo en el Research Laboratory of Electronics (RLE), donde desarrollaron láseres de alto poder pero de pulsos supercortos. Después de hacer una patente, el profesor Kärtner se trasladó al Center for Free-Electron Laser Science del Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), donde el investigador mexicano colabora como apoyo en el desarrollo de un microscopio de rayos X a partir de láseres de pulsos supercortos, como parte de un programa financiado por el European Research Council (ERC).
De acuerdo con el investigador, uno de los principales retos para poder conseguir láseres de alto poder con gran calidad radica en el control completo del flujo de calor que puede ser muy destructivo para la maquinaria y distorsionar el rayo que se produce. Otro aspecto importante es lo que ocurre con la intensidad, pues al hacer los pulsos cada vez más cortos, la intensidad aumenta inversamente proporcional al pulso y, por lo tanto, tiene repercusiones en el transporte de la luz que puede ocasionar daños en las ópticas que transportan los lentes que se utilizan.
"Hay muchos bemoles en hacer esa técnica, pero a final de cuentas de lo que se trata es de tener la máxima salida de potencia en watts y la máxima intensidad en el flujo en watts por centímetro cuadrado. Estamos hablando de pulsos que, cuando menos en los láseres que yo produzco, tienen intensidades de entre mil 14 o mil 15 watts por centímetro cuadrado, pulsos de uno a cinco picosegundos (que equivalen a la billonésima parte de un segundo)", apuntó.
El grupo de investigación trabaja también en el desarrollo de un láser que tiene una salida de mil pulsos por segundo. Estos láseres no existen todavía, pero existe una fuerte competencia con otras compañías para crearlos. Esta tecnología no solo podría aplicarse a la máquina de rayos X, sino que puede funcionar también para láseres que refuerzan el acero ya que, a diferencia de los primeros que se desarrollaron con una salida de 100 watts, estos tienen una salida diez veces mayor, es decir, un kilowatt.
"Si logramos construir ese láser, intentaremos encajarlo en la industria del automóvil y otras industrias que necesitan el reenforzamiento de un metal", concluyó.
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