Vad är en kärnlaser?
En kärnlaser är en anordning som föreslogs av fysiker 2011 baserat på stimulering av atomkärnor för att producera ljus istället för elektroner som andra typer av lasrar. Det kan möjliggöra extremt noggranna tester av fysiklagar och naturegenskaper utan att avge gammastrålar. Lasern avger ljus genom att spänna tillräckligt med kärnor i ett prov; tillståndsändringen som skapas antingen av ett starkt magnetfält eller en kraftfull och tät gradient i det elektriska fältet i enheten. Genom att använda en kärnlaser arbetar forskare med att utveckla ett nytt sätt att analysera frekvenser eller göra en exakt kärnklocka.
För att en kärnlaser ska fungera måste atomkärnorna förbli i ett upphetsat tillstånd under en lång tid. Ett ämne som kallas thorium har de egenskaper som är tillräckliga för att uppnå detta. Ett elektriskt eller magnetiskt fält kan interagera med en förening gjord av litium-kalcium-aluminium-fluorid. Thorium skulle sättas till föreningen i stället för några av kalciumatomerna. Det elektriska eller magnetiska fältet skulle användas för att ändra atomkärnornas tillstånd i en process som kallas en inversionspopulation.
Kärnteknologi har använts för att utveckla funktionella planer för hur en kärnlaser skulle fungera. I en kärnpumpad laser omvandlas energin lagrad i atomkärnorna till laserstrålen. Specifika våglängder för ljus kan också produceras genom generering av plasma baserat på principerna om kärnklyvning. Upphetsade kärnor delas upp för att producera energi i lasermekanismen, principen bakom att skapa ljus för laserstrålen. Ett optiskt system med speglar modifierar ljuset ytterligare så att det koncentreras i strålen, vilket gör att enheten kan användas i vetenskapliga tillämpningar.
Lasrar har använts sedan 1960-talet. De vanliga typerna av gaslaser använder gaser som helium-neon, koldioxid eller argon och kombinerar dem med elektricitet för att generera ljus. Andra lasrar kombinerar gas med kemikalier, men en kärnlaser skulle teoretiskt använda energi från atomens kärna för att skapa ljus. Ett problem är att få en kärna att få en annan att bli aktiv, så fotonerna som interagerar med dem måste vara fokuserade på rätt frekvens. När man skapar all ny teknik måste fysiker studera olika atomprinciper, inklusive lagar som beskriver hur atompartiklar interagerar på olika sätt och tillämpar lämpliga på deras design.