¿Qué es un maser?

Un maser es un tipo de tecnología similar a un láser. Cuando un láser es una herramienta o arma de energía dirigida basada en la amplificación de la luz por la emisión estimulada de radiación, un maser en su lugar utiliza amplificación de microondas o campos electromagnéticos en lugar de haces de luz coherentes, para producir resultados similares. El concepto detrás del maser fue concebido por primera vez en 1953 cuando el físico estadounidense Charles Townes construyó uno, pero se basa en una comprensión anterior de los principios de emisión estimulada de radiación establecidos por Albert Einstein en 1917. La tecnología se ha utilizado para desarrollar relojes extremadamente precisos. , en investigación astronómica, y tiene uso en posibles aplicaciones de armas.

Los masers de haz atómico generalmente usan una forma de gas que se carga a un estado excitado en una cámara, lo que hace que ese gas emita radiación que es almacenada por un resonador, donde luego se canaliza fuera de la cámara a través de una pequeña abertura. El maser creado por Townes era un maser de amoníaco, y su generación de energía era muy baja a 0.00001 vatios. Sin embargo, el rayo de energía que produjo fue tan preciso que se consideró útil como un reloj extremadamente preciso que podría mostrar una hora correcta al segundo durante cientos de años.

Cuando el maser se basa en un gas, solo interactúa a lo largo de un rango de frecuencias estrechas que es característico del gas. Sin embargo, esto puede convertirlo en un amplificador muy preciso en áreas de investigación que estudian dicho gas. El maser de hidrógeno es muy efectivo para amplificar y medir señales débiles en el espacio en radioastronomía. El maser de hidrógeno también se ha utilizado como una forma de reloj atómico más preciso que el basado en amoníaco, y los modelos a partir de 2011 son capaces de no perder ni ganar un segundo de medición de tiempo erróneo en más de 100,000 años de registro.

Cuando se requiere la amplificación de señales de radiación u ondas de radio en una banda de diferentes frecuencias, se utiliza un maser de estado sólido. El ruby ​​maser es un ejemplo de esto, basado en los principios que también utiliza un láser de rubí. El cristal de rubí se excita en presencia de un campo magnético para sintonizar una señal que se estudia a lo largo de una frecuencia específica, e interactúa bien con señales muy débiles. Esto le da a los maseros de rubí aplicaciones ideales para amplificar señales enviadas a la Tierra por sondas espaciales distantes enviadas a otros planetas, o satélites que orbitan a una fracción de una distancia de la Luna, como los satélites geosíncronos. Tal maser también se ha utilizado para medir ondas de radio emitidas por planetas como Venus para estudiar la composición química de su atmósfera y su temperatura.

Otros tipos de masers de uso común en la investigación incluyen las variedades de rubidio y microondas. El maser de rubidio es a base de gas, utilizando una forma vaporizada del elemento metálico blanco plateado. Es una herramienta de laboratorio útil en el bombeo óptico, donde los electrones en un átomo se excitan a un estado cuántico conocido para que puedan ser estudiados. Los masers de microondas se utilizan en la investigación cosmológica para estudiar la radiación de fondo cósmico de microondas en el espacio que se formó como resultado de la expansión temprana del universo. Esto se conoce como el campo de investigación de la radiometría de microondas.