Hva er en kjernelaser?

En kjernelaser er en enhet foreslått av fysikere i 2011 basert på stimulering av atomkjerner til å produsere lys, i stedet for elektroner som andre typer lasere. Det kan gi rom for ekstreme nøyaktige tester av fysikkens lover og naturegenskaper, uten å avgi gammastråler. Laseren vil avgi lys av spennende nok kjerner i en prøve; endringen i tilstand opprettet enten av et sterkt magnetfelt eller en kraftig og tett gradient i det elektriske feltet i enheten. Ved å bruke en kjernelaser, jobber forskere med å utvikle en ny måte å analysere frekvenser eller lage en presis kjerneklokke.

For at en kjernelaser skal fungere, trenger atomkjernene være i en spent tilstand i lang tid. Et stoff som kalles thorium har egenskapene som er tilstrekkelige for å oppnå dette. Et elektrisk eller magnetisk felt kan samvirke med en forbindelse laget av litium-kalsium-aluminium-fluorid. Thorium vil bli tilsatt forbindelsen i stedet for noen av kalsiumatomene. Det elektriske eller magnetiske feltet vil bli brukt til å endre tilstanden til atomkjernene i en prosess som kalles en populasjonsinversjon.

Atomteknologi har blitt brukt til å utvikle funksjonelle planer for hvordan en kjernelaser vil fungere. I en kjernepumpet laser konverteres energien som er lagret i atomkjerner til laserstrålen. Spesifikke bølgelengder av lys kan også produseres gjennom generering av plasma basert på prinsippene om kjernefysjon. Spente kjerner splittes for å produsere energi i lasermekanismen, prinsippet bak å skape lys for laserstrålen. Et optisk system med speil endrer lyset ytterligere slik at det konsentreres i bjelken, slik at enheten kan brukes i vitenskapelige applikasjoner.

Lasere har blitt brukt siden 1960-tallet. De vanlige typene gasslaser bruker gasser som helium-neon, karbondioksid eller argon, og kombinerer dem med elektrisitet for å generere lys. Andre lasere kombinerer gass med kjemikalier, men en kjernelaser vil teoretisk bruke energi fra kjernen til et atom for å skape lys. Et problem er å få en kjerne til å føre til at en annen blir aktiv, så fotonene som samhandler med dem, må være fokusert med riktig frekvens. I å lage all ny teknologi, trenger fysikere å studere forskjellige atomprinsipper, inkludert lover som beskriver hvordan atompartikler samvirker på forskjellige måter, og anvender de passende på designene deres.