Hvad er en maser?
En maser er en type teknologi, der ligner en laser. Hvor en laser er et styret energiværktøj eller -våben baseret på lysforstærkning ved den stimulerede emission af stråling, bruger en maser i stedet mikrobølgeforstærkning eller elektromagnetiske felter i stedet for sammenhængende lysstråler til at frembringe lignende resultater. Konceptet bag maseren blev først undfanget i 1953, da den amerikanske fysiker Charles Townes byggede en, men det er baseret på en tidligere forståelse af stimuleret emission af strålingsprincipper oprettet af Albert Einstein i 1917. Teknologien er blevet brugt til at udvikle ekstremt præcise ure , inden for astronomisk forskning og har brug i potentielle våbenapplikationer.
Atomstrålemaskiner bruger normalt en form for gas, der lades til en ophidset tilstand i et kammer, der får denne gas til at udsende stråling, der er lagret af en resonator, hvor den senere kanaliseres ud af kammeret gennem en lille åbning. Maseren oprettet af Townes var en ammoniakmaskine, og dens kraftproduktion var meget lav til 0,00001 watt. Strålen med energi, den producerede, var imidlertid så præcis, at den blev set som nyttig som et ekstremt præcist ur, der kunne vise et korrekt tidspunkt til det andet i hundreder af år.
Hvor maseren er baseret på en gas, interagerer den kun langs en række smalle frekvenser, der er karakteristiske for gassen. Dette kan gøre det til en meget præcis forstærker inden for forskningsområder, der imidlertid studerer en sådan gas. Hydrogenmaskeren er meget effektiv til at forstærke og måle svage signaler i rummet i radioastronomi. Brintmasseren er også blevet brugt som en form for atomur, der er mere nøjagtig end den, der er baseret på ammoniak, og modeller fra 2011 er i stand til ikke at miste eller få et sekund af fejlagtig tidsmåling i mere end 100.000 års optagelse.
Hvor amplificering af stråling eller radiobølgesignaler er påkrævet over et bånd med forskellige frekvenser, anvendes en faststofmaskine. Rubin maser er et eksempel på dette, baseret på principper, som en rubin laser også bruger. Rubinkrystallen ophidses i nærværelse af et magnetfelt for at indstille et signal, der studeres langs en bestemt frekvens, og interagerer godt med meget svage signaler. Dette giver rubin masers ideelle applikationer til at forstærke signaler, der sendes tilbage til Jorden ved fjerntliggende rumprober, der sendes til andre planeter, eller satellitter, der kredser rundt i en brøkdel af en afstand til Månen, såsom geosynkrone satellitter. En sådan maser er også blevet brugt til at måle radiobølger udsendt af planeter som Venus til at undersøge den kemiske sammensætning af dens atmosfære og dens temperatur.
Andre typer af almindeligt anvendte masere til forskning inkluderer rubidium- og mikrobølgesorter. Rubidium maser er gasbaseret ved hjælp af en fordampet form af det sølvhvide metalliske element. Det er et nyttigt laboratorieværktøj til optisk pumpning, hvor elektroner i et atom spændes til en kendt kvantetilstand, så de kan studeres. Mikrobølgemaskiner bruges i kosmologiforskning til at studere den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling i rummet, der dannedes som et resultat af den tidlige udvidelse af universet. Dette er kendt som forskningsområdet mikrobølgeradiometri.