Co to jest Maser?
Maser to rodzaj technologii podobnej do lasera. Tam, gdzie laser jest narzędziem lub bronią ukierunkowaną na energię opartą na wzmocnieniu światła przez stymulowaną emisję promieniowania, maser zamiast tego wykorzystuje wzmocnienie mikrofalowe lub pola elektromagnetyczne zamiast spójnych wiązek światła, aby uzyskać podobne wyniki. Koncepcja masera została po raz pierwszy wymyślona w 1953 r., Kiedy to fizyk z USA Charles Townes ją zbudował, ale opiera się na wcześniejszym zrozumieniu zasad wymuszonej emisji zasad promieniowania ustanowionych przez Alberta Einsteina w 1917 r. Technologię tę wykorzystano do opracowania niezwykle precyzyjnych zegarów , w badaniach astronomicznych i ma zastosowanie w potencjalnych zastosowaniach broni.
Masery wiązki atomowej zwykle wykorzystują formę gazu, który jest ładowany do stanu wzbudzonego w komorze, co powoduje, że gaz ten emituje promieniowanie, które jest magazynowane przez rezonator, gdzie jest następnie kierowane z komory przez mały otwór. Maser stworzony przez Townesa był maserem amoniaku, a jego wytwarzanie energii było bardzo niskie i wynosiło 0,00001 wata. Wiązka energii, którą wytworzyła, była jednak tak precyzyjna, że okazała się przydatna jako niezwykle dokładny zegar, który mógł wskazywać sekundę z dokładnością do sekundy przez setki lat.
Tam, gdzie maser jest oparty na gazie, oddziałuje on tylko w zakresie wąskich częstotliwości charakterystycznych dla gazu. Może to jednak uczynić go bardzo precyzyjnym wzmacniaczem w obszarach badań, które badają taki gaz. Maser wodorowy bardzo skutecznie wzmacnia i mierzy słabe sygnały w kosmosie w radioastronomii. Maser wodorowy był również stosowany jako forma zegara atomowego dokładniejszego niż zegar oparty na amoniaku, a modele od 2011 roku nie są w stanie stracić ani zyskać jednej sekundy błędnego pomiaru czasu w ciągu ponad 100 000 lat nagrywania.
Tam, gdzie wymagane jest wzmocnienie sygnałów promieniowania lub fal radiowych w paśmie o różnych częstotliwościach, stosuje się masser półprzewodnikowy. Ruby maser jest tego przykładem, opartym na zasadach, których używa również laser ruby. Rubinowy kryształ jest wzbudzany w obecności pola magnetycznego w celu dostrojenia badanego sygnału na określonej częstotliwości i dobrze oddziałuje z bardzo słabymi sygnałami. Daje to rubinowym maserom idealne aplikacje do wzmacniania sygnałów wysyłanych z powrotem na Ziemię przez odległe sondy kosmiczne wysyłane na inne planety lub satelity krążące w niewielkiej odległości od Księżyca, takie jak satelity geosynchroniczne. Taki maser był również używany do pomiaru fal radiowych emitowanych przez planety takie jak Wenus w celu zbadania składu chemicznego jego atmosfery i temperatury.
Inne rodzaje powszechnie stosowanych maserów w badaniach obejmują rubid i odmiany mikrofalowe. Rubidowy maser jest oparty na gazie, wykorzystując odparowaną postać srebrno-białego metalicznego pierwiastka. Jest to przydatne narzędzie laboratoryjne w pompowaniu optycznym, w którym elektrony w atomie są wzbudzane do znanego stanu kwantowego, aby można je było badać. Masery mikrofalowe są wykorzystywane w badaniach kosmologicznych do badania kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła w przestrzeni, które powstało w wyniku wczesnej ekspansji wszechświata. Jest to znane jako obszar badań radiometrii mikrofalowej.