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: