Cos'è un maser?

Un maser è un tipo di tecnologia simile a un laser.Laddove un laser è uno strumento energetico diretto o un'arma basata sull'amplificazione della luce mediante l'emissione stimolata di radiazioni, un maser utilizza invece l'amplificazione a microonde o campi elettromagnetici anziché travi di luce coerenti, per produrre risultati simili.Il concetto dietro il maser fu concepito per la prima volta nel 1953 quando il fisico degli Stati Uniti Charles Townes ne costruì uno, ma si basa su una precedente comprensione dell'emissione stimolata di principi di radiazioni stabiliti da Albert Einstein nel 1917. La tecnologia è stata utilizzata nello sviluppo di orologi estremamente precisi, nella ricerca astronomica e ha un uso in potenziali applicazioni di armi.

I maser del raggio atomico di solito usano una forma di gas che viene caricata a uno stato eccitato in una camera, che fa sì che il gas emetta radiazioni che è immagazzinata da un risonatore, doveIn seguito viene canalizzato dalla camera attraverso una piccola apertura.Il Maser creato da Townes era un Ammonia Maser e la sua generazione di energia era molto bassa a 0,00001 watt.Il raggio di energia che ha prodotto era così preciso, tuttavia, che è stato visto come un orologio estremamente accurato che potrebbe mostrare un momento corretto al secondo per centinaia di anni.

dove il maser si basa su un gas, essointeragisce solo lungo una gamma di frequenze strette caratteristiche del gas.Questo può renderlo un amplificatore molto preciso nelle aree di ricerca che studiano un tale gas, tuttavia.Il maser di idrogeno è molto efficace nell'amplificazione e nella misurazione di segnali deboli nello spazio nella radio astronomia.Il maser di idrogeno è stato anche usato come forma di orologio atomico più accurato di quello basato sull'ammoniaca e i modelli a partire dal 2011 sono in grado di non perdere o guadagnare un secondo di misurazione del tempo errata in oltre 100.000 anni di registrazione.

Laddove è richiesta l'amplificazione delle radiazioni o dei segnali d'onda radio su una banda di diverse frequenze, viene utilizzato un maser a stato solido.Ruby Maser ne è un esempio, basato sui principi che utilizza anche un laser Ruby.Il cristallo di Ruby è eccitato in presenza di un campo magnetico per sintonizzare un segnale studiato lungo una frequenza specifica e interagisce bene con segnali molto deboli.Ciò fornisce a Ruby Maser applicazioni ideali per i segnali di amplificazione inviati sulla terra da sonde spaziali distanti inviate ad altri pianeti o satelliti orbitanti a una frazione di distanza dalla luna, come i satelliti geosincroni.Tale maser è stato anche usato per misurare le onde radio emesse da pianeti come Venere per studiare la composizione chimica della sua atmosfera e la sua temperatura.

Altri tipi di maser comunemente usati nella ricerca includono le varietà di rubidio e microonde.Il maser di Rubidium è a base di gas, usando una forma vaporizzata dell'elemento metallico bianco-bianco.È un utile strumento di laboratorio nel pompaggio ottico, in cui gli elettroni in un atomo sono eccitati a uno stato quantico noto in modo che possano essere studiati.I maser a microonde sono usati nella ricerca cosmologica per studiare le radiazioni cosmiche di fondo a microonde nello spazio che si sono formate a seguito dell'espansione precoce dell'universo.Questo è noto come il campo di ricerca della radiometria a microonde.