Maser bei Raumtemperatur

Maser-Kristall

Dem Team um den Physiker Mark Oxborrow vom britischen National Physical Laboratory in Teddington ist es gelungen einen Maser zu entwickeln, der auch bei Zimmertemperatur funktioniert. Sechzig Jahre lang war die Forschung auf diesem Gebiet fast zum Stillstand gekommen, doch nun brachte eine neue Materialkombination den Durchbruch.

Die Forschergruppe dotierte einen Kristall aus der organischen Substanz p-Terphenyl mit Pentazen-Molekülen. Bestrahlt mit gelben Laserlicht, wurden die Elektronen so angeregt, dass Sie beim Zurückfallen Strahlung im Mikrowellenbereich abgeben. Laut Angaben der Forschergruppe ist die erreichte Intensität der Strahlung nicht sehr hoch und das Frequenzspektrum noch sehr gering.

Die Idee zu diesem Experiment kam dem Physiker, als er alte Aufzeichnungen einer japanischen Forschergruppe studierte, in welcher beschrieben wurde, dass in Pentacen Elektronen mit einem Laser angeregt werden können. Oxborrow und die zwei Materialwissenschaftler Jonathan Breeze und Neil Alford vom Imperial College London, entwickelten darauf hin, aus der oben beschriebenen Materialmischung einen wenige Zentimeter langen Kristall, mit rosa Färbung.

Den für den Versuch benötigten Laser besorgte sich Oxborrow bei eBay. Zunächst aber zweifelten Sie an dem Gelingen des Experimentes, denn alles schien zu einfach. Nach einem Streit mit seiner Frau ging Oxborrow in sein Labor und fand nun den Mut zur Durchführung des Experimentes. Alles funktionierte auf Anhieb.

Die Anwendungsgebiete heutiger Maser sind zum Beispiel hochgenaue Frequenznormale in Laboratorien und in Atomuhren. Wasserstoff-Maser werden auch in der Radioastronomie benutzt oder bei Radarmessungen. Der Nachteil heute verwendeter Maser ist der hohe Kühlaufwand und die damit verbundene große Bauform. Die Arbeitstemperatur heutiger Maser liegt meist bei ca. 4 Kelvin, was ihren Einsatz stark einschränkt.

Laut Oxborrow gibt es noch viel Raum für Verbesserungen an seinen Maser. Diese Verbesserungen könnten in erster Linie das eingesetzte Material betreffen. Die Forscher halten eine Effizienzsteigerung um das Dreifache für durchaus realistisch. "Man kann ziemlich sicher sein, dass dies nicht das Ende der Geschichte“, sagte er.

Die Anwendungsgebiete für kleine Maser könnten sein: Smartphones, Radar und Radioteleskope, Molekularbiologie und die präzisere Messung von Kenngrößen in der Astronomie (z. B. Schwankungen bezüglich der Lichtgeschwindigkeit).

Freitag, 17 August 2012 20:46
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