Életünk és mindennapjaink a fény nélkül elképzelhetetlenek, így a mesterséges fényforrások előállítása az emberiséget a kezdetektől foglalkoztatta. Az amerikai Edison 1879-ben szabadalmaztatott izzószálas villanykörtéje a második ipari forradalom legnagyobb világítástechnikai vívmánya volt. A ma már az élet minden területén általánosan használt lézerfény megszületésének története egészen 1917-ig nyúlik vissza, Albert Einstein ekkor fogalmazta meg a külső hatásra bekövetkezett, gerjesztett vagy indukált emisszió elvét. (A gerjesztett atomból felszabaduló foton kölcsönhatásba lépve egy másik, ugyanúgy gerjesztett atommal előidézheti a másik atom alapállapotba visszatérését egy foton felszabadítása útján. A másik atom által kibocsátott foton energiája, iránya és fázisa azonos lesz a hatást kiváltó fotonnal, és együtt folytatják útjukat.)

A múlt század közepére már kutatók százai munkálkodtak valamiféle koherens (azonos fázisú hullámokat tartalmazó) sugárzás létrehozásán. 1947-ben Gábor Dénes megfogalmazta a holográfia elvét (amelyért Nobel-díjat kapott), 1951-ben az amerikai Charles H. Townes és Arthur L. Schawlow, az amerikai Bell Labs munkatársai, és tőlük függetlenül a szovjet Alekszandr Prohorov és Nyikolaj Baszov megalkották az első koherens elektromágneses hullámokat létrehozó és kisugározó eszközt, a mézert (maser – az angol mikrohullámú erősítés a sugárzás indukált emissziójával kifejezés rövidítése). A jelenség optikai változatát 1958-ban írták le, felfedezésükért 1964-ben (Schawlow kivételével) Nobel-díjat kaptak. 1957-ben Gordon Gould, a Columbia Egyetem végzős hallgatója leírta a lézerek működési elvét, és megalkotta a lézer kifejezést (laser – az angol fényerősítés a sugárzás indukált emissziójával rövidítése), az első működő lézert végül az amerikai Theodore H. Maiman alkotta meg.

Az 1927-ben született Maiman 1956-ban állt munkába a kaliforniai Hughes Aircraft Company (később Hughes Kutatólaboratóriumok) atomfizikai részlegénél. Ő vezette a hadsereg híradósai számára megrendelt rubinmézer újratervezési projektjét, és a 2,5 tonnás eszközt sikerült úgy 1,8 kilogrammossá kicsinyítenie, hogy még a teljesítményét is növelte tudta. A sikerre hivatkozva meggyőzte a cég vezetését, hogy 50 ezer dollárral támogassák más kutatók által kivitelezhetetlennek tartott, szintetikus lézerfejlesztési kísérleteit.

Maiman 1960. május 16-án a Hughes Aircraft malibui laboratóriumában mutatta be az első lézersugarat előállító, még ma is működőképes szerkezetet. Rubinlézerében a rubinkristály egyik végére féligáteresztő, a másikra nagy visszaverő képességű tükörréteget párologtatott, a kristály krómatomjait villanólámpával gerjesztette. Az alapállapotba visszatérő atomok meghatározott energiájú fényhullámokat bocsátottak ki, amelyek elindították az indukált emissziót, azaz a lézerfény kibocsátását. A fény a két tükör között oda-vissza verődött, majd kellő intenzitást elérve sötétvörös fénysugár lépett ki a féligáteresztő tükörből. A lézer működését július 7-én egy New York-i sajtókonferencián is demonstrálták, ezután indult el világhódító útjára.

Maiman és szerkezete New Yorkban

Associated Press (közkincs)

Mindezt évtizedekig tartó szabadalmi viták követték. A Bell Labs megoldásai 1960-ban kaptak szabadalmi védettséget, Maiman 1961-ben nyújtotta be kérelmét, de csak 1967-ben kapta meg a szabadalmat, Gordon Gould pedig csak hosszas pereskedés után, 1977-ben tudta egyes részszabadalmait bejegyeztetni.

Maiman még 1960-ban a Nature folyóirat hasábjain közzétette értekezését a lézerről, sokan ezt tartják a másfél évszázados múltra visszatekintő folyóirat egyik legfontosabb cikkének. Találmányáért számos kitüntetéssel jutalmazták, de – jóllehet a lézerrel kapcsolatos kutatásokért számos fizikai Nobel-díjat osztottak ki – ő maga soha nem részesült a legmagasabb tudományos elismerésben.

A lézer 35. születésnapján bevallotta, hogy maga sem gondolta volna, hogy találmányát ennyi mindenre lehet majd használni. Azt is elmondta, mennyire nyomja a lelkét, hogy a filmsztár Bette Davis egy koktélpartin azt tudakolta tőle: milyen érzés egy halálos fegyver kiagyalójának lenni? Maiman, aki életéről és találmányáról 2000-ben The Laser Odyssey (A lézer Odüsszeia) című könyvben számolt be, 2007. május 5-én hunyt el.

Napjainkban lépten-nyomon találkozunk a lézerrel, ezzel az egy hullámhosszú (monokromatikus), koherens fénynyalábbal, melynek igen kicsi a széttartása, azaz közel párhuzamos sugárnyalábot kelt. Lézerrel működik a CD-lejátszó, a távolságmérő, a kasszánál üzemelő vonalkódolvasó, így készülnek a háromdimenziós képek, hologramok is. A lézer új fejezetet nyitott a gyógyászati eljárásokban, az adattovábbításban, a szórakoztatóelektronikában, és amitől a feltaláló joggal tartott, a hadászatban is.

Május 16., a lézer születésnapja az UNESCO kezdeményezésére 2018 óta a fény nemzetközi napja.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.