Алмаз, подвергающийся воздействию зеленого лазера. Фото: Jonathan Breeze, Imperial College London
Ученые из Великобритании впервые в истории создали мазер, который может постоянно работать при комнатных температурах. Соответствующая статья опубликована в Nature, кратко о ней рассказывает Science Daily.
Мазеры впервые были сконструированы в 1954 году советскими физиками Александром Прохоровым и Николаем Басовым и параллельно с ними Чарльзом Таунсом из США – через 10 лет за это изобретение ученые получили Нобелевскую премию. Мазеры – это квантовые генераторы, излучающие электромагнитные волны сантиметрового диапазона, то есть микроволны.
В отличие от изобретенного несколько лет спустя оптического излучателя – лазера – практическое применение мазера было крайне ограниченно из-за их крайне высокой стоимости и требований особых условий работы – твердотельные излучатели функционировали только при температурах, близких к абсолютному нулю, а в газовых в качестве рабочего тела использовался крайне дорогой атомарный водород. Сейчас мазеры применяются в радиосвязи, радиоастрономии и радиолокации, а также используются как генераторы стабильных частот.
В новой работе физики из Имперского колледжа Лондона смогли создать твердотельный мазер, который работает при комнатных температурах. Они использовали в качестве рабочего тела мазера специальный дефектный алмаз, в кристаллической решетке которого некоторые атомы углерода заменены на азот. Камень поместили в резонатор из сапфира и меди, после чего подсветили зеленым лазером – луч был преобразован в микроволновое излучение; при этом само рабочее тело не разрушалось при нагреве, поэтому могло излучать неограниченное количество времени.
«Это прорыв, который откроет дорогу для широкого использования мазеров в целом ряде областей. Мы надеемся, что вскоре мазер станет таким же популярным как лазер», – заявил один из авторов исследования.
Новое открытие, полагают ученые, значительно удешевит создание мазеров и позволит массово применять их – в частности, в в создании квантовых компьютеров, технических средств безопасности – таких как сканеры в аэропортах или удаленные детекторы взрывчатки – а также в медицине и астрономии.
