Cómo Funciona Un Maser De Microondas

Cómo Funciona Un Maser De Microondas
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Video: Cómo Funciona Un Maser De Microondas

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Anonim

La palabra "láser" y el principio de funcionamiento de este dispositivo son conocidos por la gente. La palabra "maser", estrechamente relacionada, es mucho menos conocida. Es una abreviatura de las primeras letras de las palabras de la definición en inglés "Amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación", que significa "amplificación de microondas mediante radiación estimulada". Es decir, a diferencia de un láser que emite luz, un máser de diseño similar emite rayos de microondas.

Cómo funciona un maser de microondas
Cómo funciona un maser de microondas

Por primera vez, físicos soviéticos y estadounidenses desarrollaron un dispositivo de este tipo en 1954. Posteriormente, los científicos A. Prokhorov, N. Basov y C. Townes fueron galardonados con el Premio Nobel por esto.

Durante mucho tiempo, el maser no encontró una aplicación práctica, ya que su funcionamiento requería condiciones duras: vacío y muy baja temperatura (cercana al cero absoluto). Además, incluso en estas condiciones, la potencia del máser era mucho menor que la potencia del láser. Recientemente, sin embargo, los físicos del Laboratorio Nacional de Física Británico han desarrollado un modelo para un máser que puede operar a temperatura y presión ambiente.

Su trabajo se basó en la investigación de científicos de Japón, que a finales del siglo XX realizaron experimentos irradiando un compuesto orgánico pentaceno con un láser. Descubrieron que cuando se exponen a rayos láser, las moléculas de la sustancia pueden funcionar como un máser. Dado que los investigadores japoneses estaban interesados en otro tema (la dispersión de neutrones), no dieron importancia al fenómeno descubierto. Los británicos, habiendo encontrado una descripción de estos experimentos, decidieron añadir pentaceno a otra sustancia orgánica para obtener cristales similares a los que se utilizan en los láseres. Después de una serie de fallas, se seleccionaron cristales de la forma y el color requeridos. Los investigadores los insertaron en anillos de zafiro transparentes, luego de lo cual, colocando la estructura resultante en un resonador, los irradiaron con un láser. El resultado obtenido ha superado las expectativas más descabelladas.

El rayo láser llevó las moléculas de pentaceno a un estado excitado (inestable). Durante la transición inversa de las moléculas a un estado estable, se formó un haz de microondas, que en intensidad superó inconmensurablemente los rayos generados por los modelos máser anteriores. "La señal recibida fue cien millones de veces más poderosa que los masers existentes", dijo el físico Mark Oxborrow, quien dirigió estos experimentos. El dispositivo, recibido por los británicos, es extremadamente prometedor, aunque requiere muchos esfuerzos para perfeccionarlo. Ahora, el maser de Oxborrow genera solo pulsos de muy corto plazo, con una amplia gama de ondas. Si es posible hacerlo funcionar constantemente, además, en un rango de longitud de onda más estrecho, el máser encontrará una aplicación muy amplia en varios campos de la ciencia y la tecnología.

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