Kaj je jedrski laser?

Jedrski laser je naprava, ki so jo leta 2011 predlagali fiziki, ki temelji na stimulaciji atomskih jeder, da proizvajajo svetlobo, namesto elektronov kot druge vrste laserjev. Omogoča lahko izjemno natančne preizkuse zakonov fizike in lastnosti narave, ne da bi oddajala gama žarke. Laser bo oddajal svetlobo tako, da bo v vzorcu vzbudil dovolj jeder; sprememba stanja, ki jo povzroči močno magnetno polje ali močan in gost gradient v električnem polju znotraj naprave. Z uporabo jedrskega laserja si raziskovalci prizadevajo razviti nov način za analizo frekvenc ali izdelavo natančne jedrske ure.

Da bi jedrski laser deloval, morajo atomska jedra dolgo časa ostati v vzbujenem stanju. Snov, imenovana torij, ima lastnosti, ki zadoščajo za to. Električno ali magnetno polje bi lahko delovalo s spojino iz litij-kalcij-aluminijevega fluorida. Namesto nekaterih atomov kalcija bi spojini dodali torij. Električno ali magnetno polje bi se uporabljalo za spreminjanje stanja atomskih jeder v procesu, ki se imenuje populacijska inverzija.

Jedrska tehnologija je bila uporabljena za razvoj funkcionalnih načrtov za delovanje jedrskega laserja. Pri laserju z jedrskim črpanjem se energija, shranjena v atomskih jedrih, pretvori v laserski žarek. Specifične valovne dolžine svetlobe je mogoče proizvesti tudi z generiranjem plazme, ki temelji na načelih jedrske cepitve. Vzbujena jedra se cepijo, da proizvedejo energijo v laserskem mehanizmu, princip ustvarjanja svetlobe za laserski žarek. Optični sistem z ogledali dodatno modificira svetlobo, tako da se koncentrira v žarek, kar omogoča uporabo naprave v znanstvenih aplikacijah.

Laserji se uporabljajo že od šestdesetih let prejšnjega stoletja. Običajne vrste plinskih laserjev uporabljajo pline, kot so helij-neon, ogljikov dioksid ali argon, in jih kombinirajo z električno energijo za ustvarjanje svetlobe. Drugi laserji združujejo plin s kemikalijami, vendar bi jedrski laser teoretično uporabljal energijo iz jedra atoma za ustvarjanje svetlobe. Ena težava je, da eno jedro povzroči, da postane aktivno drugo, zato morajo biti fotoni, ki delujejo z njimi, osredotočeni na ustrezni frekvenci. Pri ustvarjanju katere koli nove tehnologije morajo fiziki preučiti različna atomska načela, vključno z zakoni, ki opisujejo, kako atomski delci medsebojno delujejo na različne načine, in uporabiti ustrezne za svoje načrte.