Hva er en maser?
En maser er en type teknologi som ligner på en laser. Der en laser er et rettet energiverktøy eller våpen basert på lysforsterkning ved stimulert stråling, bruker en maser i stedet mikrobølgeforsterkning, eller elektromagnetiske felt i stedet for sammenhengende lysstråler, for å gi lignende resultater. Konseptet bak maseren ble først unnfanget i 1953 da den amerikanske fysikeren Charles Townes bygde en, men det er basert på en tidligere forståelse av stimulert utslipp av strålingsprinsipper opprettet av Albert Einstein i 1917. Teknologien har blitt brukt for å utvikle ekstremt presise klokker , innen astronomisk forskning, og har bruk i potensielle våpenapplikasjoner.
Atomiske bjelkelagere bruker vanligvis en form for gass som blir ladet til en eksitert tilstand i et kammer, noe som får den gassen til å avgi stråling som er lagret av en resonator, hvor den senere kanaliseres ut av kammeret gjennom en liten åpning. Maseren opprettet av Townes var en ammoniakkmakker, og kraftproduksjonen var veldig lav på 0,00001 watt. Strålen med energi som den produserte var imidlertid så presis at den ble sett på som nyttig som en ekstremt nøyaktig klokke som kunne vise riktig tid til sekundet i hundrevis av år.
Der maser er basert på en gass, samhandler den bare langs en rekke smale frekvenser som er karakteristiske for gassen. Dette kan imidlertid gjøre det til en veldig presis forsterker innen forskningsområder som studerer en slik gass. Hydrogen maser er veldig effektiv til å forsterke og måle svake signaler i rommet i radioastronomi. Hydrogen maser har også blitt brukt som en form for atomur som er mer nøyaktig enn den som er basert på ammoniakk, og modeller fra og med 2011 er i stand til ikke å miste eller få et sekund på feil tidmåling i mer enn 100 000 år med opptak.
Der det er nødvendig med forsterkning av stråling eller radiobølgesignaler over et bånd med forskjellige frekvenser, brukes en faststoffmaskin. Rubin maser er et eksempel på dette, basert på prinsipper som en rubin laser også bruker. Rubinkrystallen eksiteres i nærvær av et magnetfelt for å innstille et signal som studeres langs en spesifikk frekvens, og samhandler godt med veldig svake signaler. Dette gir rubin masers ideelle applikasjoner for å forsterke signaler sendt tilbake til jorden av fjerne romprober som sendes til andre planeter, eller satellitter som går i en brøkdel av en avstand til månen, for eksempel geosynkrone satellitter. En slik maser er også blitt brukt til å måle radiobølger som sendes ut av planeter som Venus for å studere den kjemiske sammensetningen av atmosfæren og temperaturen.
Andre typer ofte brukte masers i forskning inkluderer rubidium og mikrobølgeovn. Rubidium maser er gassbasert og bruker en fordampet form av det sølvhvite metalliske elementet. Det er et nyttig laboratorieverktøy i optisk pumping, der elektroner i et atom blir begeistret til en kjent kvantetilstand slik at de kan studeres. Mikrobølgeovnsmaskiner brukes i kosmologiforskning for å studere den kosmiske mikrobølgebakgrunnen stråling i rommet som dannet seg som et resultat av den tidlige utvidelsen av universet. Dette er kjent som forskningsfeltet for mikrobølgeradiometri.