Charles Hard Townes

Townes estudió en la Furman University, Duke, y se doctoró en física por el California Institute of Technology en 1939. Trabajó en el equipo técnico de los Bell Telephone Laboratories durante la Segunda Guerra Mundial, desarrollando sistemas de radar que funcionaron adecuadamente en las húmedas condiciones del Pacífico. Fue nombrado profesor asociado de física de la Universidad de Columbia en 1948, profesor de física en 1950, y jefe del departamento de física de 1952 a 1955.

Después de servir como vicepresidente y director de investigación del Instituto de Análisis de Defensa en Washington desde 1959 a 1961, se convirtió en el presidente del Instituto de Tecnología de Massachusetts en 1961. Fue nombrado Profesor de la Universidad de California, en 1967. Su libro, How the Laser Happened: Adventures of a Scientist, fue publicado por Oxford University Press en 1999. En 2005 recibió el Premio Templeton.

Fue en la Universidad de Columbia donde realizo el descubrimiento que le daría su pase al Salón de la Fama Científica. Townes quería desarrollar un aparato que emitiera microondas de gran intensidad, así que decidió enfocar el problema a nivel de las moléculas y no de los circuitos electrónicos. Las moléculas pueden vibrar de tal manera que esas vibraciones son susceptibles de convertirse en radiación, característica que aprovechó Townes y utilizó moléculas de amoníaco, que vibran 24 mil millones de veces por segundo bajo condiciones apropiadas, para convertirlas en radiación.

En 1951 llegó a las conclusiones teóricas necesarias para desarrollar un aparato emisor de microondas realmente operativo. Y en 1953, él y sus alumnos lo construyeron. Funcionaba excitando moléculas de amoníaco que eran expuestas a un rayo de microondas de la frecuencia natural de la molécula. Esta molécula incidida por las microondas emitía su energía en forma de otra microondas que a su vez era enviada a otra molécula que a su vez enviaba una microonda que a su vez era enviada a otra molécula…. Y así hasta lograr un efecto de cascada que producía el rayo deseado de microondas.

El proceso fue descrito como Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, máser. Mientras las aplicaciones del máser se multiplicaban, Townes planeó el uso de moléculas de sólido para mejorar la ampliación de microondas. El físico estadounidense construyó el primer máser óptico o de luz que sustituía las microondas. La luz era coherente, no se dispersaba sino se mantenía como un haz fuertemente cohesionado. Las grandes cantidades de energía que portaba este nuevo máser lo hacia candidato a diversas aplicaciones. Como todos los rayos luminosos eran exactamente de la misma longitud de onda, se podían modular como las ondas de radio, por lo que fueron utilizadas para las comunicaciones, pero con ventajas añadidas, las ondas luminosas proporcionaban mayor espacio en cierta banda del espectro. Los máseres ópticos fueron entonces llamados Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, láser.