O que é um Maser?

Um maser é um tipo de tecnologia semelhante a um laser. Onde um laser é uma ferramenta ou arma de energia direcionada baseada na amplificação da luz pela emissão estimulada de radiação, um maser usa a amplificação por microondas ou campos eletromagnéticos em vez de feixes de luz coerentes, para produzir resultados semelhantes. O conceito por trás do maser foi concebido pela primeira vez em 1953, quando o físico americano Charles Townes construiu um, mas é baseado em uma compreensão anterior dos princípios de emissão estimulada de radiação estabelecidos por Albert Einstein em 1917. A tecnologia tem sido usada no desenvolvimento de relógios extremamente precisos , em pesquisa astronômica e tem uso em possíveis aplicações de armas.

Os masers de feixe atômico geralmente usam uma forma de gás que é carregada para um estado excitado em uma câmara, o que faz com que esse gás emita radiação que é armazenada por um ressonador, onde é posteriormente canalizado para fora da câmara por uma pequena abertura. O maser criado por Townes era um maser de amônia e sua geração de energia era muito baixa em 0,00001 watt. O raio de energia que produzia era tão preciso, no entanto, que era visto como útil como um relógio extremamente preciso que podia mostrar o tempo correto para o segundo por centenas de anos.

Quando o maser é baseado em um gás, ele somente interage ao longo de uma faixa de frequências estreitas, característica do gás. Isso pode torná-lo um amplificador muito preciso em áreas de pesquisa que estudam esse gás, no entanto. O maser de hidrogênio é muito eficaz na amplificação e medição de sinais fracos no espaço na radioastronomia. O maser de hidrogênio também foi usado como uma forma de relógio atômico mais preciso que o baseado em amônia, e os modelos a partir de 2011 são capazes de não perder ou ganhar um segundo de medição de tempo incorreta em mais de 100.000 anos de gravação.

Onde a amplificação de sinais de radiação ou de ondas de rádio é necessária em uma faixa de diferentes frequências, é utilizado um maser de estado sólido. O maser de rubi é um exemplo disso, baseado em princípios que um laser de rubi também usa. O cristal de rubi é excitado na presença de um campo magnético para sintonizar um sinal sendo estudado ao longo de uma frequência específica e interage bem com sinais muito fracos. Isso fornece aos masters de rubi aplicativos ideais para amplificar sinais enviados de volta à Terra por sondas espaciais distantes enviadas para outros planetas ou satélites que orbitam a uma fração da distância da Lua, como satélites geossíncronos. Esse maser também foi usado para medir ondas de rádio emitidas por planetas como Vênus para estudar a composição química de sua atmosfera e temperatura.

Outros tipos de masers comumente usados ​​em pesquisa incluem as variedades de rubídio e microondas. O maser de rubídio é à base de gás, usando uma forma vaporizada do elemento metálico branco prateado. É uma ferramenta de laboratório útil no bombeamento óptico, onde os elétrons em um átomo são excitados até um estado quântico conhecido, para que possam ser estudados. Os masers de microondas são usados ​​em pesquisas cosmológicas para estudar a radiação cósmica de fundo de microondas no espaço que se formou como resultado da expansão inicial do universo. Isso é conhecido como o campo de pesquisa em radiometria de microondas.