Was ist ein Nuklearlaser?
Ein Nuklearlaser ist ein Gerät, das von Physikern im Jahr 2011 vorgeschlagen wurde und auf der Anregung von Atomkernen zur Erzeugung von Licht anstelle von Elektronen wie bei anderen Lasertypen basiert. Es kann extrem genaue Tests der physikalischen Gesetze und Eigenschaften der Natur ermöglichen, ohne Gammastrahlen zu emittieren. Der Laser sendet Licht aus, indem er genügend Kerne in einer Probe anregt. die Zustandsänderung, die entweder durch ein starkes Magnetfeld oder einen starken und dichten Gradienten im elektrischen Feld des Geräts erzeugt wird. Mithilfe eines Nuklearlasers arbeiten die Forscher an der Entwicklung einer neuen Methode zur Analyse von Frequenzen oder zur Herstellung einer präzisen Nuklearuhr.
Damit ein Nuklearlaser funktioniert, müssen die Atomkerne lange Zeit in einem angeregten Zustand bleiben. Eine Substanz namens Thorium hat die Eigenschaften, die ausreichen, um dies zu erreichen. Ein elektrisches oder magnetisches Feld könnte mit einer Verbindung aus Lithium-Calcium-Aluminium-Fluorid in Wechselwirkung treten. Anstelle einiger Calciumatome würde der Verbindung Thorium zugesetzt. Das elektrische oder magnetische Feld würde verwendet, um den Zustand der Atomkerne in einem Prozess zu ändern, der als Populationsinversion bezeichnet wird.
Mit Hilfe der Nukleartechnologie wurden Funktionspläne für den Betrieb eines Nuklearlasers entwickelt. In einem kerngepumpten Laser wird die in Atomkernen gespeicherte Energie in den Laserstrahl umgewandelt. Spezifische Wellenlängen des Lichts können auch durch die Erzeugung von Plasmen erzeugt werden, die auf den Prinzipien der Kernspaltung beruhen. Angeregte Kerne spalten sich auf, um Energie im Lasermechanismus zu erzeugen, der das Licht für den Laserstrahl erzeugt. Ein optisches System mit Spiegeln modifiziert das Licht weiter, sodass es im Strahl konzentriert wird, sodass das Gerät in wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt werden kann.
Laser werden seit den 1960er Jahren eingesetzt. Die gebräuchlichen Gaslasertypen verwenden Gase wie Helium-Neon, Kohlendioxid oder Argon und kombinieren sie mit Elektrizität, um Licht zu erzeugen. Andere Laser kombinieren Gas mit Chemikalien, aber ein Kernlaser würde theoretisch Energie aus dem Atomkern verwenden, um Licht zu erzeugen. Ein Problem besteht darin, einen Kern dazu zu bringen, dass ein anderer aktiv wird. Die Photonen, die mit ihnen interagieren, müssen daher mit einer geeigneten Frequenz fokussiert werden. Um eine neue Technologie zu entwickeln, müssen Physiker verschiedene atomare Prinzipien untersuchen, einschließlich Gesetze, die beschreiben, wie atomare Teilchen auf unterschiedliche Weise interagieren, und die entsprechenden auf ihre Entwürfe anwenden.