El láser del que hablamos no es un rayo fino, sino una pista de atletismo para la luz. Dentro de la fibra óptica corren dos pulsos ultracortos: uno en el sentido de las agujas del reloj y otro en el contrario. Cada pulso es un destello único que dura milmillonésimas de segundo. No se estorban mutuamente, pero se encuentran al final de la vuelta, como dos corredores que salen a la vez desde extremos opuestos del estadio.
Al encontrarse, los pulsos interfieren: sus crestas y valles se suman y forman un patrón en el que queda codificado el espectro del gas. Este patrón es como una huella dactilar: cada gas tiene la suya. Para que el patrón sea nítido, el láser se ajusta de modo que el espectro de los pulsos sea ancho y plano, como una mesa; así contiene muchos colores, y cada color reacciona de manera distinta ante las moléculas.
En este trabajo, los científicos construyeron el láser íntegramente con fibra óptica, sin espejos voluminosos. Consiguieron que los pulsos en ambas direcciones fueran potentes: 2,7 nanojulios en un sentido y 1,5 nanojulios en el otro. Un nanojulio es la milmillonésima parte de un julio; aproximadamente la energía que gasta una hormiga al levantar un grano de arena. Pero para un destello láser es mucho, porque toda esa energía se concentra en un intervalo de tiempo más corto que un solo ciclo del procesador de un ordenador.
La velocidad de medición es otro motivo de asombro. Normalmente, un espectrómetro escanea las frecuencias una por una, como un lector que desliza el dedo por las líneas. Aquí, en cambio, el láser cambia rápidamente la diferencia de velocidad entre los dos pulsos, y estos recorren todas las frecuencias necesarias en una sola pasada. Así, el sistema captura un espectro de 16 nanómetros de ancho en dos milésimas de segundo, cien veces más rápido que antes.
Pero hay una trampa: con un escaneo tan rápido, los pulsos pueden desincronizarse, como dos corredores cuando uno tropieza. Para evitarlo, los científicos añadieron un algoritmo que vigila la fase de los pulsos y la corrige. Gracias a ello, el láser mantiene la coherencia —la capacidad de los pulsos para producir un patrón nítido— durante medio segundo. Esto permite distinguir líneas espectrales separadas por apenas 7,2 gigahercios, es decir, siete mil millones de oscilaciones por segundo.
Este láser es una herramienta lista para la espectroscopía de doble peine. El método recuerda a dos peines con dientes de frecuencias distintas: al superponerlos, se produce un batido lento que es fácil de medir. Antes se necesitaban dos láseres separados, sincronizados con esmero, como dos músicos tocando al unísono. Ahora un solo láser hace todo el trabajo, y eso abarata y simplifica enormemente el instrumento.
En el futuro, estos láseres podrían ser la base de espectrómetros portátiles que funcionen directamente en el campo, en la fábrica o en el hospital. En lugar de llevar la muestra al laboratorio, bastará con apuntar el dispositivo al gas y, en un instante, obtener su composición. Es como un termómetro que muestra la temperatura al momento, solo que en vez de grados, da una lista de moléculas.
El pulso láser dura unas 100 femtosegundos. En ese tiempo, la luz recorre solo 30 micrómetros, el grosor de un cabello humano.