In inglese, la parola Maser è l'abbreviazione della frase "Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation", che si traduce come "amplificazione di microonde mediante radiazione stimolata". Nella sua azione, è simile a un laser, ma opera nel raggio delle microonde.
Un maser è un dispositivo che produce onde elettromagnetiche successive. È stato inventato per la prima volta dai fisici dell'URSS e degli Stati Uniti Nikolai Basov, Alexander Prokhorov e Charles Townes nel 1954. Per questo sono stati insigniti del Premio Nobel.
I primi modelli funzionavano con un sistema di pompaggio a tre livelli, in cui una sorgente a microonde pompa energia nel fluido di lavoro dell'emettitore. Di conseguenza, gli atomi di idrogeno e altri si spostano a un nuovo livello di energia da uno stato di riposo. Questo è accompagnato da radiazioni nel campo delle microonde.
Un maser, a differenza di un laser, emette raggi di microonde concentrati anziché luce. Il rapporto tra la potenza del segnale utile e la potenza del rumore del maser è inferiore, il che rappresenta un vantaggio. Tuttavia, era inferiore in potenza a un laser.
In effetti, la maggior parte dei maser finora sono stati emettitori di gas, in cui gli atomi di idrogeno sono usati come mezzo di lavoro. Ma il costo di tali dispositivi è molto elevato perché sono costituiti da molti componenti costosi. Per il funzionamento del maser erano necessarie temperature e vuoto prossimi allo zero assoluto. Pertanto, per molto tempo, è stato poco utilizzato.
Più tardi, Mark Oxborrow e altri scienziati britannici inventarono un generatore quantistico a microonde basato su componenti a stato solido. È a base di cristalli di pentacene, opera a temperatura ambiente ed è di dimensioni compatte. Gli sviluppatori ritengono che possa essere utilizzato nelle comunicazioni radar e spaziali, nonché per creare computer quantistici e radiotelescopi di prossima generazione.
Il segnale di questo dispositivo è molte volte più forte del segnale di un maser convenzionale. Ora gli scienziati stanno lavorando per far sì che non solo generi brevi impulsi individuali, ma lavorino costantemente. È inoltre necessario restringere l'intervallo di lunghezze d'onda coperto per un'ulteriore amplificazione.
Questo maser è alimentato da un sistema di pompaggio a due livelli: un cristallo di terfenile e pentacene sono pompati da un laser ottico. Le molecole di cristallo si spostano a un nuovo livello di energia, di conseguenza, i fotoni vengono emessi in modo sincrono nella gamma delle microonde.
