メーザーとは

メーザーは、レーザーに似た一種の技術です。 レーザーが放射の誘導放出による光増幅に基づいた指向性エネルギーツールまたは武器である場合、メーザーは代わりにマイクロ波増幅、またはコヒーレント光線の代わりに電磁界を使用して同様の結果を生成します。 メーザーの背後にある概念は、1953年に米国の物理学者Charles Townesが最初に考案したときに考案されましたが、1917年にアルバートアインシュタインによって確立された放射原理の誘導放出に関する以前の理解に基づいています。この技術は、非常に正確な時計の開発に使用されています、天文学研究で、潜在的な武器の用途で使用されています。

原子ビームメーザーは通常、チャンバー内で励起状態に帯電したガスの形式を使用します。これにより、そのガスは放射器から蓄積された放射を放出し、その後、小さな開口部を通してチャンバーから放出されます。 Townesによって作成されたメーザーはアンモニアメーザーであり、その発電量は0.00001ワットと非常に低かった。 しかし、それが生成したエネルギーのビームは非常に正確であったため、数百年にわたって秒までの正確な時間を表示できる非常に正確な時計として有用であると考えられていました。

メーザーがガスに基づいている場合、メーザーはガスの特性である狭い周波数範囲でのみ相互作用します。 ただし、これにより、このようなガスを研究する研究分野で非常に正確な増幅器になります。 水素メーザーは、電波天文学の宇宙空間での弱い信号の増幅と測定に非常に効果的です。 水素メーザーは、アンモニアに基づくものよりも正確な原子時計の形式としても使用されており、2011年時点のモデルでは、100,000年以上の記録で1秒の誤った時間測定を失ったり得たりすることはできません。

異なる周波数の帯域で放射線または電波信号の増幅が必要な場合、ソリッドステートメーザーが使用されます。 ルビーメーザーはこの一例であり、ルビーレーザーも使用する原理に基づいています。 ルビー結晶は、特定の周波数に沿って調査中の信号を調整するために磁場の存在下で励起され、非常に弱い信号と相互作用します。 これにより、ルビーメーザーは、他の惑星に送信される遠方の宇宙探査機によって地球に送り返される信号を増幅するための理想的なアプリケーション、または静止衛星などの月までの距離の一部を周回する衛星を提供します。 このようなメーザーは、金星などの惑星から放射される電波を測定して、その大気の化学組成と温度を調べるためにも使用されています。

研究で一般的に使用される他のタイプのメーザーには、ルビジウムとマイクロ波の種類が含まれます。 ルビジウムメーザーはガスベースで、気化した形の銀白色の金属元素を使用しています。 これは、原子内の電子を既知の量子状態に励起して研究できるようにする、光ポンピングの有用な実験室ツールです。 マイクロ波メーザーは、宇宙の初期膨張の結果として形成された宇宙での宇宙マイクロ波背景放射を研究する宇宙論研究で使用されます。 これは、マイクロ波放射測定の研究分野として知られています。