Das Wort "Laser" und das Funktionsprinzip dieses Geräts sind den Menschen bekannt. Das eng verwandte Wort "Maser" ist viel weniger bekannt. Es ist eine Abkürzung aus den Anfangsbuchstaben der Wörter der englischen Definition "Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation", was "Verstärkung von Mikrowellen durch stimulierte Strahlung" bedeutet. Das heißt, im Gegensatz zu einem lichtemittierenden Laser emittiert ein Maser ähnlicher Konstruktion Mikrowellenstrahlen.
Zum ersten Mal wurde ein solches Gerät 1954 von sowjetischen und amerikanischen Physikern entwickelt. Anschließend erhielten die Wissenschaftler A. Prokhorov, N. Basov und C. Townes dafür den Nobelpreis.
Lange Zeit fand der Maser keine praktische Anwendung, da sein Betrieb raue Bedingungen erforderte: Vakuum und sehr niedrige Temperatur (nahe dem absoluten Nullpunkt). Außerdem war selbst unter diesen Bedingungen die Leistung des Masers viel geringer als die Leistung des Lasers. Kürzlich haben Physiker des British National Physics Laboratory jedoch ein Modell für einen Maser entwickelt, der bei Raumtemperatur und Druck betrieben werden kann.
Ihre Arbeit basierte auf Forschungen von Wissenschaftlern aus Japan, die Ende des 20. Jahrhunderts Experimente durchführten, indem sie eine organische Verbindung Pentacen mit einem Laser bestrahlten. Sie fanden heraus, dass die Moleküle der Substanz, wenn sie Laserstrahlen ausgesetzt werden, wie ein Maser wirken können. Da die japanischen Forscher an einem anderen Thema interessiert waren (Neutronenstreuung), maßen sie dem entdeckten Phänomen keine Bedeutung bei. Nachdem die Briten eine Beschreibung dieser Experimente gefunden hatten, beschlossen sie, einer anderen organischen Substanz Pentacen zuzusetzen, um Kristalle zu erhalten, die denen in Lasern ähnlich sind. Nach einer Reihe von Fehlern wurden Kristalle der erforderlichen Form und Farbe ausgewählt. Die Forscher fügten sie in transparente Saphirringe ein, legten die entstandene Struktur in einen Resonator und bestrahlten sie mit einem Laser. Das erzielte Ergebnis hat die kühnsten Erwartungen übertroffen.
Der Laserstrahl brachte die Pentacenmoleküle in einen angeregten (instabilen) Zustand. Beim umgekehrten Übergang von Molekülen in einen stabilen Zustand bildete sich ein Mikrowellenstrahl, der in seiner Intensität die von den vorherigen Masermodellen erzeugten Strahlen unmessbar übertraf. "Das empfangene Signal war hundert Millionen Mal stärker als bestehende Maser", sagte der Physiker Mark Oxborrow, der diese Experimente leitete. Das von den Briten erhaltene Gerät ist äußerst vielversprechend, erfordert jedoch viel Aufwand, um es zu verfeinern. Jetzt erzeugt der Oxborrow-Maser nur sehr kurzzeitige Pulse mit einem breiten Wellenbereich. Wenn es gelingt, ihn zudem in einem engeren Wellenlängenbereich konstant arbeiten zu lassen, wird der Maser in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technik sehr breite Anwendung finden.
