Qu'est-ce qu'un laser nucléaire?

Un laser nucléaire est un dispositif proposé par les physiciens en 2011 et basé sur la stimulation des noyaux atomiques pour produire de la lumière, au lieu d'électrons comme d'autres types de lasers. Cela peut permettre des tests extrêmement précis des lois de la physique et des propriétés de la nature, sans émission de rayons gamma. Le laser émettra de la lumière en excitant suffisamment de noyaux dans un échantillon; le changement d'état créé soit par un champ magnétique puissant, soit par un gradient puissant et dense du champ électrique à l'intérieur de l'appareil. En utilisant un laser nucléaire, les chercheurs travaillent à la mise au point d’un nouveau moyen d’analyser les fréquences ou de créer une horloge nucléaire précise.

Pour qu'un laser nucléaire fonctionne, les noyaux atomiques doivent rester dans un état excité pendant une longue période. Une substance appelée thorium possède les propriétés suffisantes pour y parvenir. Un champ électrique ou magnétique pourrait interagir avec un composé constitué de lithium-calcium-fluorure d'aluminium. Du thorium serait ajouté au composé à la place de certains atomes de calcium. Le champ électrique ou magnétique serait utilisé pour changer l'état des noyaux atomiques dans un processus appelé inversion de population.

La technologie nucléaire a été utilisée pour élaborer des plans fonctionnels sur le fonctionnement d'un laser nucléaire. Dans un laser à pompage nucléaire, l’énergie stockée dans les noyaux atomiques est convertie en faisceau laser. Des longueurs d'ondes spécifiques de la lumière peuvent également être produites par la génération de plasmas basés sur les principes de la fission nucléaire. Les noyaux excités se scindent pour produire de l'énergie dans le mécanisme laser, principe qui crée la lumière du faisceau laser. Un système optique à miroirs modifie davantage la lumière afin qu'elle soit concentrée dans le faisceau, ce qui permet d'utiliser le dispositif dans des applications scientifiques.

Les lasers sont utilisés depuis les années 1960. Les types courants de laser à gaz utilisent des gaz tels que l'hélium-néon, le dioxyde de carbone ou l'argon, et les combinent avec de l'électricité pour générer de la lumière. D'autres lasers combinent gaz et produits chimiques, mais un laser nucléaire utiliserait théoriquement l'énergie du noyau d'un atome pour créer de la lumière. Un des problèmes est de faire en sorte qu'un noyau en active un autre, de sorte que les photons qui interagissent avec eux doivent être focalisés à une fréquence appropriée. En créant toute nouvelle technologie, les physiciens doivent étudier divers principes atomiques, y compris des lois décrivant la manière dont les particules atomiques interagissent de différentes manières, et appliquent les principes appropriés à leurs conceptions.

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