Maser
Maser este acronimul englez pentru Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation sau Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation . Un maser este similar cu un laser , dar funcționează în regiunea microundelor a spectrului electromagnetic .
fundal
Primul maser a fost construit în 1953 la Universitatea Columbia de Charles Hard Townes , JP Gordon și HJ Zeiger . Dispozitivul a folosit emisiile stimulate într-un flux de molecule de amoniac energizate pentru a amplifica microundele la o frecvență de 24 gigahertz.
Townes a lucrat mai târziu cu Arthur L. Schawlow pentru a descrie principiul maserului optic sau laser , inventat în 1960 de Theodore H. Maiman .
În 2012, Mark Oxborrow împreună cu Jonathan Breeze și Neil Alford de la Imperial College London folosesc un laser și p-terfenil pentru a realiza un maser care funcționează la temperatura camerei. [1]
Utilizări
Maserele sunt utilizate pentru a produce frecvențe de referință de înaltă precizie, cum ar fi ceasurile atomice . Ele sunt, de asemenea, utilizate ca amplificatoare electronice în radiotelescoape .
Principiul de funcționare
Maserele telescopice folosesc tablouri de atomi de crom izolate într-un cristal de oxid de aluminiu, ca amplificatoare, pompând energie la diferite frecvențe radio. Sau folosesc benzi lustruite de rubin sintetic.
Când semnalul de intrare intră, un aur „pieptene“ (aurul este folosit , deoarece nu poate fi corodată și schimba forma) distribuie de-a lungul benzii rubin lustruit. Când undele radio se deplasează prin cristal, ele mută electronii pe orbite diferite. Pe măsură ce electronii se deplasează în noile lor orbite inferioare, aproape de nucleul atomic, se adaugă la unda care i-a mișcat. O undă radio este produsă de deplasarea sarcinii electrice sau a câmpului magnetic .
Dinții pieptenei sunt distanțați astfel încât undele radio dorite să se adune pe măsură ce călătoresc de-a lungul cristalului. Aceasta înseamnă că undele radio nedorite nu se adună și, prin urmare, sunt filtrate.
Maserele sunt răcite cu heliu lichid, la o temperatură de numai 4K . Acest lucru reduce zgomotul de la electroni, nuclei și alte particule încărcate care pot sări în jurul valorii de datorită mișcării datorate încălzirii moleculare.
Electronii sunt extrasați din nucleele lor de unde radio mai lungi, neglijabile, plasate pe rubin de un alt pieptene.
Maserele spațiale
Maserii pot fi găsiți și în natură. În 1963, un grup de cercetători MIT a perceput semnale radio din spațiul interstelar declanșat de nori moleculari. Doi ani mai târziu, colegii lor californieni din Berkeley au detectat o serie de microunde extrem de luminoase caracterizate prin polarizare uniformă. [2] Cercetătorii au descoperit de atunci emisii masive de diferite substanțe moleculare, cum ar fi metanolul și vaporii de apă . Pentru a permite manifestarea maserilor, trebuie să apară condiții speciale în nori stelari, care sunt posibili doar în prima fază a vieții stelare și în ultima.
În primul rând, în spațiul interstelar, moleculele, cum ar fi apa , în regiunile care formează stele pot suferi inversiuni ale populației și pot emite radiații la 22 GHz, creând cea mai strălucitoare linie spectrală din universul radio. Unele masere de apă emit radiații dintr-un mod vibrațional la 96 GHz.
Pentru ca acest fenomen să se producă, zona de emisie planetară trebuie să fie foarte mare pentru a asigura amplificarea și, prin urmare, se întinde de obicei pe cel puțin 150 de milioane de kilometri. [2]
Maserul este util pentru a dezvălui o mulțime de informații despre vânturile spațiale și despre distanța față de stea.
Frecvența de rezonanță a unor elemente este următoarea:
- pentru hidrogen (simbolul H ) este 1.420 405 751 GHz;
- pentru deuteriu (simbol 2 H sau D) este 0,327 384 352 GHz; [3] [4]
- pentru cesiu (simbolul Cs ) este 9,192 631 770 GHz.
Notă
- ^ (RO) Geoff Brumfiel, primul Maser practic (laser cu microunde) este construit , Scientific American. Adus la 6 ianuarie 2021 .
- ^ a b "The masers celestial", de Moshe Elitzur, numărul 320, aprilie 1995, paginile 64-70
- ^ (EN) DJ Wineland și NF Ramsey, Atomic Deuterium Maser ( abstract ), în PHYSICAL REVIEW, 29 iulie 1971.
- ^ (EN) Progrese în fizica atomică și moleculară .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe maser
linkuri externe
- ( EN ) Maser , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | Tesauro BNCF 45757 · LCCN (EN) sh85081801 · GND (DE) 4129501-8 · BNF (FR) cb119830189 (data) |
|---|
