Vad är en Maser?
En maser är en typ av teknologi som liknar en laser. När en laser är ett riktat energiverktyg eller vapen baserat på ljusförstärkning genom stimulerad strålning, använder en maser istället mikrovågförstärkning, eller elektromagnetiska fält istället för sammanhängande ljusstrålar, för att ge liknande resultat. Konceptet bakom masern tänktes först 1953 när den amerikanska fysikern Charles Townes byggde en, men det är baserat på en tidigare förståelse för stimulerad utsläpp av strålningsprinciper som etablerades av Albert Einstein 1917. Tekniken har använts för att utveckla extremt exakta klockor , inom astronomisk forskning och har användning i potentiella vapenapplikationer.
Atomstrålskyddare använder vanligtvis en form av gas som laddas till ett upphetsat tillstånd i en kammare, vilket får den gasen att avge strålning som lagras av en resonator, där den senare kanaliseras ut ur kammaren genom en liten öppning. Maser skapad av Townes var en ammoniakmaskare, och dess kraftproduktion var mycket låg på 0,00001 watt. Strålen med energi som den producerade var dock så exakt att den sågs vara användbar som en extremt exakt klocka som kunde visa rätt tid till sekunden i hundratals år.
Där masern är baserad på en gas samverkar den bara längs en rad smala frekvenser som är karakteristiska för gasen. Detta kan göra det till en mycket exakt förstärkare inom forskningsområden som studerar en sådan gas emellertid. Vätemasaren är mycket effektiv när det gäller att förstärka och mäta svaga signaler i rymden i radioastronomi. Vätemasaren har också använts som en form av atomklocka som är mer exakt än den baserad på ammoniak, och modeller från och med 2011 kan inte förlora eller få en sekund av felaktig tidsmätning på mer än 100 000 års inspelning.
Där förstärkning av strålnings- eller radiovågsignaler krävs över ett band med olika frekvenser, används en fast tillståndsmaskin. Rubin maser är ett exempel på detta, baserat på principer som en rubinlaser också använder. Rubinkristallen är upphetsad i närvaro av ett magnetfält för att ställa in en signal som studeras längs en specifik frekvens och interagerar bra med mycket svaga signaler. Detta ger rubinmaskare idealiska applikationer för att förstärka signaler som skickas tillbaka till jorden av avlägsna rumsonder som skickas till andra planeter, eller satelliter som går i en bråkdel av ett avstånd till månen, till exempel geosynkrona satelliter. En sådan maser har också använts för att mäta radiovågor som släpps ut av planeter som Venus för att studera den kemiska sammansättningen av dess atmosfär och dess temperatur.
Andra typer av vanligt använda masers i forskning inkluderar rubidium och mikrovågsorter. Rubidium maser är gasbaserad och använder en förångad form av det silvervita metallelementet. Det är ett användbart laboratorieverktyg för optisk pumpning, där elektroner i en atom är upphetsade till ett känt kvanttillstånd så att de kan studeras. Mikrovågsugnar används i kosmologiforskning för att studera den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen i rymden som bildades som ett resultat av universums tidiga expansion. Detta är känt som forskningsområdet mikrovågsradiometri.