Víte, co bylo před laserem? Maser. Zařízení, které místo světla vysílá mikrovlnné vlny. Vzniklo necelých deset let před laserem a pracuje na stejném principu. Ovšem vysílá na jiných vlnových délkách. Písmeno M na začátku slova znamená, že masery jsou "mikrovlnné" (na rozdíl od L jako "light", tedy světlo, u laseru).
Technologie byla důležitá pro rozvoj laseru, ale potomek svého předka rychle předběhl. Za prvé proto, že pro mikrovlny se nenašlo tak široké využití. Používají se například při měření přesného času nebo k zesilování signálu z kosmických sond, včetně vozítka Curiosity. Masery jsou ale také v porovnání s dnešními lasery méně výkonné a náročnější na provozní podmínky. Vyžadují chlazení na teplotu blízké absolutní nule.
Mark Oxborrow ukazuje růžový krystal, který tvoří srdce jeho maseru.
Britský fyzik Mark Oxborrow ovšem tento trend mohl změnit svou novou prací v časopise Nature (přístup je placený). Oxborrow narazil před časem na práci japonských fyziků. Ti bez většího zájmu publikovali zjištění o ozařování jisté organické sloučeniny laserem (kombinace p-terfenylu a pentacenu).
Japonští vědci se o ni zajímali kvůli možnému použití při rozptylu neutronů, což je základ používaných postupů pro zkoumání materiálů a jejich vlastností. Oxborrow si ovšem uvědomil, že látka by mohla sloužit jako základ maseru pro vyšší teploty. V některých, pro chod maseru důležitých ohledech, se chová, jako kdyby se nacházela v teplotách blízkých absolutní nule. Čímž se obchází nutnost chlazení, které je jinak jediný fyzikální způsob, jak potlačit v maseru šum a dostat z něj čistý "signál".
Oxborrow se rozhodl pro praktický pokus. Přesvědčil dva kolegy, aby mu pomohli, půjčil si nutné chemikálie a vytvořil z nich krystal, který měl představovat srdce maseru. Krystal maseru (stejně jako laseru) bylo ale zapotřebí něčím "nabudit". Jako zdroj záření posloužil vyřazený medicínský laser, který našel na serveru eBay.
Záznam vůbec prvního pulzu z nového maseru. Svislá osa vyznačuje sílu signálu. Pozor, není lineární, ale logaritmická. Na vrcholu obrazovky je 20 dBm (tj. 0,1 wattu), na spodním okraji -60 dBm (tj. 1 nanowatt). Na vodorovné ose je čas, celá dálky obrazovky odpovídá 1 milisekundě.
Zařízení pracuje tak, že laser ozáří krystal a nabudí elektrony v jeho atomech. Když pak na něj zazáří mikrovlny, vyvolají lavinu mezi "nabuzenými" elektrony a vznikne silnější signál na stejné vlnové délce. Důležité je, aby se to dělo účinně.
Sestava už byla několik dní připravená, ale Oxborrow prý neměl odvahu stisknout vypínač. Časopisu Nature řekl, že týmu se to celé zdálo až příliš jednoduché. Situaci změnila menší domácí rozmíška. Aby se uklidnil, vyrazil Oxborrow do laboratoře a v tomto rozpoložení se rozhodl riskovat a zařízení zapnul.
Pracovalo hned napoprvé a signál z něj byl navíc nečekaně silný, údajně sto milionkrát silnější než u existujících maserů, tvrdí britský fyzik. Navíc se to povedlo bez kryogenního chlazení, při běžné pokojové teplotě. A navzdory tomu, že Oxborrow (jak sám řekl) je špatný chemik, a krystal použitý v prvním zařízení byl hodně nepovedený. Lepší by mohl zvýšit výkon zařízení nejméně trojnásobně, myslí si Brit. A je velmi pravděpodobné, že u nového zařízení se podaří najít i další triky na zvýšení účinnosti.
Veliká potíž zatím je, že maser zatím vysílá v krátkých pulzech. Ale většina praktických použití vyžaduje zařízení schopné vysílat signál po delší dobu. Oxborrow se ale domnívá, že další prototyp jeho maseru podle japonského návodu, nazvaný pracovně Mach 2, už si povede i v tomto ohledu lépe.
Pokud tomu tak bude, vylepšené masery by mohly najít svoje uplatnění například v komunikaci na dlouhé vzdálenosti. Naše domluva s příští generací marsovských nebo meziplanetárních sond by tak mohla být o něco jednodušší.
