Много лет физики пытаются создать лазер, работающий с использованием энергии атомных ядер, а не электронов. Теоретически, такие системы смогут испускать мощнейшие гамма-лучи, подходящие для военных задач и интересных экспериментов. Схему такого лазера недавно предложил ученый из МГУ.
Ядерный лазер: Тренируем гамму

Современные лазеры испускают фотоны в процессе перехода возбужденных электронов к обычному состоянию. Однако для создания коротковолнового гамма-излучения этого почти всегда недостаточно. С этой стороны гораздо более перспективным считается лазер, который мог бы использовать энергетические переходы самого атомного ядра. До сих пор все подобные проекты заканчивались неудачей, хотя многие специалисты не оставляют попыток создания гамма-лазера и сегодня.

Одной из основных проблем для этого считается поиск перехода между энергетическими состояниями ядра, подходящего для генерации гамма-фотонов, а также достижение инверсии населенностей в активной среде, т. е. перевода большинства ядер ее атомов в возбужденное состояние. Свое решение этих трудностей предложил недавно физик из МГУ Евгений Ткаля. Его лазер, теоретически, будет способен испускать фотоны лишь в видимом диапазоне волн, но все равно он может стать качественным шагом вперед к долгожданному гамма-лазеру.

Схема, описанная Евгением Ткаля, подразумевает замену части атомов кальция в литий-кальций-алюминий-фториде (LiCaAlF6) на торий. Такое соединение в природе не встречается, так что получать его придется искусственно, зато для ядра тория в нем энергия перехода от возбужденного к обычному состоянию оценивается в 10 эВ.

Энергия такого возбужденного состояния ядер тория заметно отличается от возбужденных уровней его электронов. Так что видимое излучение, взаимодействуя с атомами тория, не будет «расходоваться» на возбуждение электронов, а сможет непосредственно взаимодействовать с их ядрами. По мнению специалистов, лазер, созданный Евгением Ткаля «на кончике пера», может уже вскоре быть создан в реальности. И через какое-то время мы, возможно, расскажем вам и о долгожданной сенсации — создании настоящего гамма-лазера.

Если вы хотите подробнее узнать о лазерах и их устройстве, читайте нашу статью «Квантовый светоч».

По публикации Focus Physical Review