El láser era una tecnología poco conocida en los años 1950, tanto en Brasil como en el mundo. La posibilidad de usar la radiación para estimular la producción de partículas de luz de modo concentrado en un haz continuo se restringía a las películas y series de ciencia ficción. Fueron pocos los científicos que lograron vislumbrar en aquella época, las múltiples posibilidades de investigación y aplicación que el láser podía llegar a tener. Uno de ellos fue el físico brasileño Sérgio Porto, fallecido hace 40 años. Hasta los días actuales es considerado por físicos e historiadores de la ciencia como el principal responsable de algunos de los avances de las investigaciones sobre esa tecnología en el mundo, al igual que de su introducción en Brasil y aplicación en varias áreas del conocimiento más allá de la física.
Sérgio Pereira da Silva Porto (1926-1979) era hijo de pescadores de Niterói, estado de Río de Janeiro, donde nació. Se graduó en química en la antigua Facultad Nacional de Filosofía (FNFi) de la Universidad de Brasil –actual Universidad Federal de Río de Janeiro– a los 20 años de edad. Se mudó a Estados Unidos luego para cursar el doctorado en física en la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore. De regreso a Brasil, en 1954, inició su carrera como profesor de mecánica estadística en el Departamento de Física del Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), en São José dos Campos, interior del estado de São Paulo.
Fue en el ITA, a mediados de 1959, que el físico brasileño entró en contacto por primera vez con las bases teóricas del láser, por medio de un artículo publicado en la revista Physical Review por los físicos Arthur Schawlow (1921-1999) y Charles Townes (1915-2015), ambos del Bell Telephone Laboratories, el Bell Labs, compañía con fuerte tradición de investigación básica orientada a la tecnología, situada en Nueva Jersey, Estados Unidos. “Porto se entusiasmó mucho con la nueva visión dada a la luz y pasó a hacer distintos seminarios sobre el asunto en el ITA”, relata el físico e historiador de la ciencia Olival Freire Junior, del Instituto de Física y vicerrector de Investigación de la Universidad Federal de Bahía (UFBA). “La lectura de ese artículo le abrió varias ventanas de oportunidades a lo largo de su carrera y él supo aprovecharlas muy bien a todas para redefinir su propia inserción en el no campo científico.”
Archivo de la Biblioteca del ITA
El físico (destacado), al lado de profesores del ITA a principios de los años 1960Archivo de la Biblioteca del ITAEl entusiasmo de Porto por el láser resultó, durante aquel mismo año, en la visita de un grupo de investigadores del Bell Labs para dar algunas charlas en el ITA. “Tras la visita, invitaron al físico brasileño a volver a Estados Unidos y trabajar con Townes y Schawlow”, destaca Freire. El primero ganó el Nobel de Física en 1964 por sus contribuciones en el campo de la electrónica cuántica, lo que llevó a la construcción de osciladores y amplificadores basados en el principio máser-láser. El segundo, por su parte, fue laureado con el Nobel de Física en 1981, por sus contribuciones para la espectroscopia electrónica de alta resolución.
Freire y el historiador de la ciencia Walker Lins de Santana, de la UFBA, analizaron parte del trabajo de Porto y sus aportes para la introducción del láser en Brasil en un artículo publicado en la Revista Brasileira de Ensino de Física. Freire explica que las condiciones de trabajo en las instituciones científicas y universidades se deterioraban en ese momento en Brasil y eso ayudó a que Porto aceptara la invitación para trabajar en el Bell Labs.
Nokia Bell Labs
En su laboratorio en el Bell Labs, en 1966, usando láser para obtener la dispersión RamanNokia Bell LabsAl irse a Estados Unidos, Porto supo estar en el sitio justo, a la hora justa. Las investigaciones sobre la nueva tecnología cobraron cada vez más destaque a partir del inicio de los años 1960 en el mundo. Al mismo tiempo, el físico brasileño pudo trabajar e interactuar con algunos de los más renombrados investigadores de esa área, varios de ellos fueron más tarde galardonados con el Nobel de Física por sus contribuciones para el avance de los estudios sobre el láser, como el holandés Nicolaas Bloembergen (1920-2017) y el soviético Aleksandr Mikhailovich Prokhorov (1916-2002).
Según el físico Ado Jorio, del Departamento de Física y vicerrector de Investigación de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG), fue en el Bell Labs que Sérgio Porto desarrolló una de sus principales líneas de investigación y también donde el físico brasileño pasó sus años más productivos. Sus contribuciones incluyeron el uso del láser en el llamado efecto –o dispersión– Raman, fenómeno observado experimentalmente en 1928 por el físico indio Chandrasekhara Venkata Raman (1888-1970), Nobel de Física en 1930. La técnica pasó a utilizarse para obtener informaciones acerca de la estructura molecular de diferentes materiales.
La dispersión ocurre cuando partículas de luz (fotones) se chocan con moléculas de gas, líquido o sólido. Su uso en el estudio de las propiedades de los materiales era algo limitado en laboratorios justamente por la dificultad de obtener una buena e intensa fuente de luz monocromática. Porto supo identificar el potencial de la nueva tecnología que despuntaba para suplir esa laguna. “Al aplicar la radiación láser para producir el efecto Raman, él logró generar la dispersión de forma clara y nunca antes alcanzada”, aclara Jorio. “Por medio de ese trabajo, se hizo posible usar la espectroscopia Raman para obtener información química y estructural de casi cualquier material, permitiendo su identificación en pocos segundos.”
Este hallazgo se publicó en 1962 en la revista Journal Optical Society America y despertó gran interés entre la comunidad científica internacional. “El laboratorio de Porto en el Bell Labs se convirtió en uno de los más importantes en el campo de la espectroscopia de estado sólido”, destaca Jorio. El prestigio lo condujo al cargo de supervisor de investigaciones de la empresa. “Él se valió de esa posición para reclutar a jóvenes físicos brasileños, entre ellos Rogério Cezar de Cerqueira Leite y José Ellis Ripper Filho, para el laboratorio estadounidense”, comenta Santana, que estudió la historia del láser en Brasil y las contribuciones de Porto en ese sentido, para su maestría, defendida en 2006 en el Programa de Posgrado en Enseñanza, Filosofía e Historia de las Ciencias de la UFBA.
Archivo Central/ Siarq/ Unicamp
Porto (a la der.), Zeferino Vaz (centro) y Carlos Antonio Rocca, secretario de Hacienda de São Paulo, en 1974Archivo Central/ Siarq/ UnicampLa formación de nuevos físicos
Años más tarde, en 1967, Porto recibió otra invitación, entonces para ser profesor titular de física e ingeniería eléctrica en la Universidad del Sur de California (USC), en Los Angeles. “Él aceptó la invitación y, tal como en el Bell Labs, hizo de la USC un centro de formación de físicos brasileños”. Como relata Jorio, la estrategia contribuyó para el surgimiento de varios núcleos de física de estado sólido en Brasil, con el láser y la espectroscopia Raman como cimientos principais. “Porto tenía esa característica de dedicarse a los alumnos que él creía que presentaban potencial”, comenta el ingeniero electrónico José Ellis Ripper Filho, que conoció al físico brasileño a fines de la década de 1950, durante su carrera de grado en el ITA. “Ese fue mi caso”, cuenta. “Él me orientó mucho, colaborando para el desarrollo de mi carrera”.
El período que pasó en Estados Unidos le permitió a Porto proyectarse internacionalmente como un referente en las múltiples formas de aplicación del láser. “Aun así, él tenía expectativas de regresar definitivamente al país, siempre y cuando alguna institución de investigación le ofreciera las mismas condiciones de trabajo de las cuales disfrutaba en Estados Unidos”, destaca Freire.
El contexto político y económico que posibilitaría su retorno empezó a esbozarse en 1968, en el gobierno militar de Artur da Costa e Silva (1967-1969). De acuerdo con Freire y Santana, hubo en esa época grandes inversiones en áreas consideradas estratégicas para el país, y el gobierno federal tuvo interés en traerlo de vuelta a Brasil al conocer su proyecto de uso del láser para el enriquecimiento isotópico del uranio. “João Paulo dos Reis Velloso [1931-2019], entonces ministro de Planificación, quedó a cargo de las negociaciones entre el gobierno y el físico”, destaca Freire. Para volver, Porto exigió la contratación de 30 doctores, laboratorios apropiados y 2 millones de dólares para la financiación de las investigaciones. Las Universidades de Brasilia (UnB) y de São Paulo (USP) negociaron, pero las conversaciones no avanzaron.
Archivo Central/ Siarq/ Unicamp
Trabajando en el Instituto de Física de la Unicamp en la década de 1970Archivo Central/ Siarq/ UnicampLa entonces recién creada Universidad de Campinas (Unicamp), por medio de Velloso y Zeferino Vaz (1908-1981), rector de la universidad en ese período, fue la única que estuvo de acuerdo con las condiciones exigidas. La idea era hacer de la Unicamp un Bell Labs. Allí, a partir de 1972, Porto se dedicó a la actividad de investigación y a la formación de investigadores, a través de trabajos con láser y sus aplicaciones, quienes contribuyeron para la creación del Departamento de Electrónica Cuántica en el Instituto de Física Gleb Wataghin, en 1974. Las investigaciones y el ambiente intelectual cultivado por Porto en la Unicamp atrajeron a muchos estudiantes, entre ellos el físico Carlos Henrique de Brito Cruz, actual director científico de la FAPESP, que vendría a ser rector de aquella universidad entre 2002 e 2005. Él entró a la Unicamp para hacer su doctorado y trabajar al lado de Porto a principios de 1979, seis meses antes de la muerte del físico.
El trabajo de Porto y su equipo también contribuyó para el avance de varias áreas más allá de la física de materia condensada, como la química, la ingeniería y la medicina, que empezó a usar el láser como herramienta quirúrgica en especialidades como oftalmología, otorrinolaringología, ginecología y cardiología. Un ejemplo práctico de sus investigaciones fue el desarrollo de técnicas de desobstrucción de arterias por medio de la destrucción de ateromas con el uso del láser.
Sérgio Porto murió en junio de 1979, en Novosibirsk, en la antigua Unión Soviética, a los 53 años de edad. Tuvo un paro cardíaco fulminante durante un partido de fútbol con investigadores de varios países que participaban de una conferencia de física láser. Para Olival Freire, Porto falleció en el auge de su actividad intelectual y dejó una valiosa contribución científica para a física no Brasil.
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