Przejdź do treści

Starszy kuzyn lasera powraca

Starszy, nieco za­po­mniany kuzyn po­pu­lar­nego la­sera – maser – znów za­in­te­re­sował na­ukowców. Bry­tyj­czykom udało się po raz pierwszy skon­stru­ować maser, który działa w tem­pe­ra­turze pokojowej.

Ma­sery wy­na­le­ziono w la­tach 50-​tych ubie­głego wieku. Za­sada ich dzia­łania jest po­dobna do la­serów, tylko w przy­padku ma­serów emi­to­wane jest nie światło, a mi­kro­fale. Urzą­dzenia te nigdy jednak nie we­szły do użytku tak sze­roko jak la­sery, gdyż do pracy wy­ma­gały eks­tre­mal­nych wa­runków – albo bardzo ni­skiego ci­śnienia, albo tem­pe­ratur bli­skich zeru ab­so­lut­nemu. Po­nadto ko­nieczne było sto­so­wanie sil­nego pola ma­gne­tycz­nego, a to ozna­czało użycie du­żych magnesów.

Bry­tyj­skim na­ukowcom udało się roz­wiązać te pro­blemy – stwo­rzyli maser, który nie tylko nie wy­maga do pracy pola ma­gne­tycz­nego, ale pra­cuje w tem­pe­ra­turze pokojowej.

Do­tych­cza­sowe ma­sery pra­co­wały w tem­pe­ra­turze około –253 stopni - po­wie­dział wy­na­lazca Mark Oxborrow z Na­tional Phy­sical La­bo­ra­tory – my, jako pierwsi na świecie, skon­stru­owa­liśmy takie urzą­dzenie, które pra­cuje w tem­pe­ra­turze pokojowej.

Tra­dy­cyjne ma­sery wy­ko­rzy­sty­wały kryształ ru­binu, a Bry­tyj­czycy za­stą­pili go krysz­tałem p-​terfenylu wzbo­ga­conym pen­ta­cenem. W tem­pe­ra­turze po­ko­jowej ma on takie same po­żą­dane w ma­serze wła­ści­wości, co rubin w tem­pe­ra­turze bli­skiej zeru ab­so­lut­nemu. Nawet wy­gląda jak rubin, gdyż bez­barwny p-​terfenyl po do­daniu pen­ta­cenu zy­skuje in­ten­sywną, ru­bi­nową barwę.

Ma­sery są wy­ko­rzy­sty­wane do wy­kry­wania sy­gnałów z ko­smosu. Prze­ło­mowy pro­jekt bry­tyj­skich na­ukowców być może po­zwoli na bar­dziej po­wszechne ich uży­wanie. Zda­niem Bry­tyj­czyków ma­sery można bę­dzie wy­ko­rzy­stać np. w urzą­dze­niach do ob­ra­zo­wania me­dycz­nego, czuj­ni­kach che­micz­nych po­zwa­la­ją­cych na zdalne wy­kry­wanie ma­te­riałów wy­bu­cho­wych, w kom­pu­te­rach kwan­to­wych czy radioteleskopach.

Gdy wy­na­le­ziono laser, nikt nie wie­dział, jakie można bę­dzie zna­leźć dla niego za­sto­so­wania, tym­czasem rozwój tech­no­lo­giczny spo­wo­dował, że la­sery stały się czę­ścią na­szego co­dzien­nego życia - stwier­dził współ­autor badań, pro­fesor Neil Al­ford z Im­pe­rial Col­lege London – minie jeszcze sporo czasu, zanim ma­sery tak się roz­po­wszechnią, ale do­ko­nany przez nas przełom oznacza, że urzą­dzenia te można – do­słownie – wyjąć z za­mra­żarki i wy­ko­rzy­stywać w praktyce.

To oczy­wi­ście nie ko­niec prac nad ulep­sza­niem ma­sera. Pro­blemem do roz­wią­zania jest jeszcze wy­mu­szanie cią­głej jego pracy gdyż na razie urzą­dzenie pra­cuje tylko pul­sa­cyjnie. Na­ukowcy chcą także roz­sze­rzyć czę­sto­tli­wość ge­ne­ro­wa­nych mi­krofal, bo pro­to­ty­powy maser pra­cuje je­dynie w wą­skim za­kresie. W dal­szej per­spek­tywie ze­spół z NPL za­mierza badać inne ma­te­riały pod kątem ich przy­dat­ności do bu­dowy ma­sera dzia­ła­ją­cego w tem­pe­ra­turze po­ko­jowej oraz zmniej­szyć pobór energii przez urzą­dzenie. Pro­wa­dzone będą też prace nad zmi­nia­tu­ry­zo­wa­niem masera.

Powiązane materiały: