Ма́зер ( англ. maser ) — квантовый генератор , излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона ( микроволны ). Его название — сокращение фразы «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения » ( m icrowave a mplification by s timulated e mission of r adiation ) — было предложено в 1954 году американцем Ч. Таунсом , одним из его создателей. Кроме Таунса к открытию непосредственного принципа работы квантового генератора причастны советские учёные А. М. Прохоров , Н. Г. Басов , а также американцы Дж. Вебер , и . В 1964 году Прохорову, Басову и Таунсу была присуждена Нобелевская премия по физике «за фундаментальные работы в области квантовой электроники , которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на принципе лазера — мазера».

Изначально, после изобретения, считалось, что мазер — чисто человеческое творение, однако позже астрономы обнаружили, что некоторые астрономические объекты работают как мазеры . В огромных газовых облаках, размером в миллиарды километров, возникают условия для генерации, а источником накачки служит космическое излучение .

Мазеры используются в технике (в частности, в космической связи ), в физических исследованиях, а также как квантовые генераторы стандартной частоты.

История

Теоретические принципы работы мазера описали Н. Г. Басов и А. М. Прохоров из ФИАН на Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии , проведённой АН СССР в мае 1952 года, а также Джозеф Вебер из Мэрилендского университета на конференции «Electron Tube Research Conference» в июне 1952 года в Оттаве , с последующим опубликованным исследованием в июне 1953 года в журнале «Transaction of the Institute of Radio Engineers Professional Group on Electron Devices» .

Чарльз Таунс , _en и H. J. Zeiger построили первый мазер, работающий на аммиаке, в Колумбийском университете в 1953 году. Данное устройство использует вынужденное излучение в потоке возбужденных молекул аммиака для усиления микроволн на частоте около 24 ГГц .

Таунс позже работал с Артуром Шавловым , описывая принцип оптического квантового генератора , или лазера . В результате исследований Теодор Майман создал первую рабочую модель в 1960 году.

Технология

Мазер основан на принципе вынужденного излучения, предложенном Альбертом Эйнштейном в 1917 году. Когда атомы возбуждены, они могут усиливать излучение на частоте, определенной для элемента или молекулы, которые используются в качестве среды (по аналогии с тем, что происходит в среде генерации в лазере).

Поставив такую усиливающую среду в резонансной полости , создаем обратную связь, которая может производить когерентное излучение .

Наиболее распространенные типы

• Атомные мазеры
  • Аммиачный мазер
  • Мазер на свободных электронах
  • Водородный мазер
• Газовые мазеры
  • Рубидиевый мазер
• Твердотельные мазеры
  • Рубиновый мазер
  • Железо-сапфировый мазер с модами шепчущей галереи
• Мазер на двойном благородном газе

Мазер в двадцать первом веке

В 2018 году группа исследователей из Имперского колледжа в Лондоне сообщила о твердотельном мазере, который работает при комнатной температуре.

Использование

Мазеры служат «атомными стандартами частоты» и являются одной из многих форм атомных часов . Они часто используются как микроволновые усилители с низким уровнем шума в радиотелескопах .

См. также

• Космический мазер
• Разер — источник когерентного излучения рентгеновского диапазона

Примечания

Ссылки

• в Энциклопедическом словаре юного физика.
• (неопр.) . Физика от А… до Я… . Дата обращения: 22 апреля 2014. Архивировано из 8 мая 2014 года.

Литература

• Сигмен А. Мазеры. — М. : Мир, 1966. — 520 с.