میزر های مولکولی برای نشر، لازم است مولکول‌ها توسط بعضی از سا | Quantum Physics
میزر های مولکولی
برای نشر، لازم است مولکول‌ها توسط بعضی از ساز و کار ها به بالای حالت پایه خود تحریک شوند. برای مثال، خطوط OH از قسمت های روشن ناحیه HII (هیدروژن یونیزه) منتشر می شوند. تعدادی و نه همه منابع OH چند گسیل قوی H2O را نشان می دهند. نشر H2O با وقوع تغییرات شدت در دوره های تناوب ماه یا چند روز متغیر است. اگر چه تابش های OH نیز متغیرند، ولی خیلی کم نامنظم می باشند. علاوه بر این، در بعضی از نواحی HII چندین گروه از نواحی منتشر کننده ی OH وجود دارند که فقط در فواصل چند واحد نجومی از هم واقع می باشند.
نشر ها از این نواحی کوچک OH و H2O به مراتب بیش از آنی هستند که از تحریک حرارتی ناشی از برخورد ها انتظار می رفت که البته دما های بالاتر از 13^10 کلوین را نیاز خواهند داشت. تراز های انرژی مولکول ها ظاهرا دچار جمعیت معکوس می شوند، بدین معنی که مولکول های بیشتری در تراز های بالایی نسبت به تراز های پایینی قرار دارند؛ از این رو معادله بولتزمن نقض شده و تعادل حرارتی وجود ندارد. یک میزر (لیزر ریز موجی) از این عمل نتیجه می شود. بعضی ساز و کار ها (که چند نمونه از آنها پیشنهاد شده و هیچکدام پذیرفته نشده اند) مولکول ها را به مناسب ترین حالت فیزیکی، پمپ می کنند. اتم ها یا مولکول های یک گاز تا سطح انرژی خاصی تحریک شده و سپس به سطح انرژی پایین تری و با سرعت بیشتر از حد معمول باز می گردند.
فرایند میزر را با یک لیزر مولکولی سه ترازی فرضی توضیح می دهیم. یک مولکول در حالت پایه 1، به بالاترین سطح یعنی سطح 3 تحریک می شود که این این کار بوسیله برخورد با ذره دیگر یا جذب تابش صورت می گیرد. این فرآیند پمپ کردن یک میزر یا لیزر نامیده می شود.
عمل پمپ کردن، تعداد زیادی از مولکول ها را به تراز 2 انتقال می دهند (به علت پایدار بود سطح 2 نسبت به سطح 3). تصور کنید که یک فوتون با انرژی مساوی با اختلاف بین سطوح 1 و 2 به چنین مولکول های تحریک شده ای نزدیک شود. این مولکول از سطح 2 به سطح 1 سقوط نموده و فوتون دیگری تابش می کند که انرژی مساوی با انرژی فوتون اولیه داشته و در همان جهت حرکت می کند. میدان های الکترومغناطیسی فوتونی را گسیل می دارند که انرژی آن با انرژی فوتون ورودی برابر است. این فرآیند نشر القایی نامیده می شود. دو فوتون حاصل اکنون می توانند چهار مولکول دیگر را وادار به تابش کرده و جمعا 8 فوتون تولید کنند و به همین ترتیب.
منبع: کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی "زیلیک - گرگوری"
