Maser

Maser Acronimo dell’inglese Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificazione di microonde mediante emissione stimolata di radiazione), indica un dispositivo che amplifica microonde o onde radio, producendo una sorgente intensa di radiazione di frequenza fissata. Un maser che emette radiazioni nel campo del visibile prende il nome di laser.

Come nei laser, anche nei maser l’amplificazione di radiazione si ottiene con l’emissione stimolata di radiazione. Questo fenomeno si verifica quando, per effetto di un fotone incidente di frequenza ben determinata, un atomo, precedentemente eccitato a un livello energetico superiore mediante un meccanismo chiamato “pompaggio”, decade a un livello energetico inferiore, emettendo un fotone che avrà la medesima frequenza di quello in ingresso. Il fotone emesso viaggia nella stessa direzione e in fase con quello incidente, e dunque le ampiezze delle due onde si sommano, dando luogo ad amplificazione della radiazione.

Il primo oscillatore maser fu sviluppato nel 1954 utilizzando molecole di ammoniaca come mezzo attivo. La frequenza di questo maser è quella corrispondente all’energia del fotone emesso quando l’atomo di azoto si sposta da un lato all’altro del triangolo formato dai tre atomi di idrogeno della molecola. Il maser a idrogeno opera invece alla frequenza della radiazione emessa durante le transizioni dell’idrogeno tra stati a diverso spin nucleare. Molto importanti sono i maser a cristalli di rubino: il cristallo viene eccitato per mezzo di una radiazione a microonde e la frequenza di risonanza si ottiene variando opportunamente l’intensità di un campo magnetico applicato.

Grazie all’alta stabilità delle frequenze generate, i maser vengono impiegati come campione di tempo negli orologi atomici e come amplificatori a basso rumore per radiofrequenze nelle comunicazioni via satellite e in radioastronomia. Vedi Radio.