Maser

Maser là tên viết tắt của từ Microwave Amplification by Stimulation Emission of Radiation nghĩa là Khuếch đại sóng vi ba bằng phát xạ kích thích. Một Laser chính là một Maser nhưng hoạt động với tần số của các photon cao hơn, trong phổ cực tím hay trong ánh sáng trắng.

Những bài báo đầu tiên về Maser được công bố vào năm 1954, như một kết quả của thực nghiệm một cách đồng thời và độc lập bởi Charles Townes , cùng đồng nghiệp tại trường đại học Columbia ở New York , và tiến sĩ Basov cùng tiến sĩ Prochorov ở viện Lebedev thành phố Mác xi cơ va . Cả ba nhà khoa học này đều nhận giải thưởng Nobel năm 1964 cho những đóng góp của họ trong khoa học.

Nguyên lý cơ bản dẫn đến sự ra đời của Maser chính là khái niệm phát xạ kích thích, lần đầu được đưa ra bởi Albert Einstein năm 1917. Khái niệm này được bắt nguồn từ những hiện tượng gần gũi trong thế giới vật chất và bức xạ, đó là hấp thụ và phát xạ tức thời .

Có 2 loại maser, đó là maser nhân tạo và maser tự nhiên. Trong maser nhân tạo, các chuỗi nguyên tử hoặc phân tử được kích thích để hình thành nên phản ứng dây truyền. Để đạt được các bước sóng cần thiết cho việc hình thành phản ứng dây chuyền, người ta đưa dòng điện vào một khoang chứa đầy các nguyên tử hoặc phân tử, dẫn đến quá trình phát xạ, làm cho các nguyên tử từ trạng thái ban đầu đẩy lên trạng thái kích thích, từ trạng thái ngắn chuyển sang trạng thái không ổn định dài, không cùng với bức xạ. Sẽ có một lúc các nguyên tử này được tích lũy ở cùng một vị trí và có cùng một trạng thái. Dòng maser , phát xạ kích thích, xuất hiện khi tất cả các nguyên tử tích lũy đó đồng thời tạo một bước chuyển pha, xuống trạng thái ban đầu và giải phóng nặng lượng với bước sóng cần thiết cho việc tạo ra một dòng bức xạ sóng vi ba. Dòng bức xạ này sẽ ̉ truyền vào các nguyên tử khác, dẫn đến phản ứng dây truyền.

Maser tự nhiên hình thành ở các vì sao trong vũ trụ, như các phân tử nước ở vùng mà sao hình thành, khi trải qua quá trình nghịch chuyển lớn và bức xạ với cường độ 22 GHz, sẽ tạo ra các đường phổ được cho là sáng nhất trong số các radio vũ trụ.

Dòng Maser rất tập trung và liền mạch, nên nó được sử dụng rộng rãi trong khoa học ,như việc tạo các kính thiên văn maser, hay thiết bị chống bạo động trong quân sự, cũng như được dùng trong các nghiên cứu y học.