Che cos'è un laser nucleare?
Un laser nucleare è un dispositivo proposto dai fisici nel 2011 basato sulla stimolazione dei nuclei atomici per produrre luce, anziché elettroni come altri tipi di laser. Può consentire test estremamente accurati delle leggi della fisica e delle proprietà della natura, senza emettere raggi gamma. Il laser emetterà luce eccitando abbastanza nuclei in un campione; il cambiamento di stato creato da un forte campo magnetico o da un gradiente potente e denso nel campo elettrico all'interno del dispositivo. Usando un laser nucleare, i ricercatori stanno lavorando per sviluppare un nuovo modo di analizzare le frequenze o creare un preciso orologio nucleare.
Perché un laser nucleare funzioni, i nuclei atomici devono rimanere in uno stato eccitato per un lungo periodo di tempo. Una sostanza chiamata torio ha le proprietà sufficienti per raggiungere questo obiettivo. Un campo elettrico o magnetico potrebbe interagire con un composto costituito da litio-calcio-alluminio-fluoruro. Il torio verrebbe aggiunto al composto al posto di alcuni degli atomi di calcio. Il campo elettrico o magnetico verrebbe usato per cambiare lo stato dei nuclei atomici in un processo chiamato inversione di popolazione.
La tecnologia nucleare è stata utilizzata per sviluppare piani funzionali per il funzionamento di un laser nucleare. In un laser pompato nucleare, l'energia immagazzinata nei nuclei atomici viene convertita nel raggio laser. Le lunghezze d'onda specifiche della luce possono anche essere prodotte attraverso la generazione di plasmi basati sui principi della fissione nucleare. I nuclei eccitati si dividono per produrre energia nel meccanismo laser, il principio alla base della creazione della luce per il raggio laser. Un sistema ottico con specchi modifica ulteriormente la luce in modo che sia concentrata nel raggio, consentendo al dispositivo di essere utilizzato in applicazioni scientifiche.
I laser sono stati utilizzati dagli anni '60. I comuni tipi di laser a gas usano gas come l'elio-neon, l'anidride carbonica o l'argon e li combinano con l'elettricità per generare luce. Altri laser combinano il gas con i prodotti chimici, ma un laser nucleare utilizza teoricamente energia dal nucleo di un atomo per creare luce. Un problema è far sì che un nucleo faccia diventare attivo un altro, quindi i fotoni che interagiscono con essi devono essere focalizzati ad una frequenza adeguata. Nel creare qualsiasi nuova tecnologia, i fisici devono studiare vari principi atomici, comprese le leggi che descrivono il modo in cui le particelle atomiche interagiscono in modi diversi e applicano quelle appropriate ai loro progetti.