میزر: تفاوت میان نسخه‌ها

'''مِیزر''' {{انگلیسی|Maser}} دستگاهی است که امواج [[الکترومغناطیس|الکترومغناطیسی]]ی منسجم را از طریق تقویت ناشی از انتشارِ تحریک شده تولید می‌کند. از لحاظ تاریخی، این واژه از مخفف «microwave amplification by stimulated emission of radiation» (تقویت میکرو ویو به وسیله گسیل اشعه تحریک شده) مشتق شده‌است، هرچند که میزرهای نوین در بخش وسیعی از طیف [[الکترومغناطیس|الکترومغناطیسی]]ی منتشر می‌شوند. همانطور که Townes خاطرنشان ساخته‌است، این امر منجر شده که عده‌ای «میکرو ویو» را از لحاظ مخفف با «مولکولی» جایگزین کنند.<ref name="autogenerated1">[http://nobelprize.org/physics/laureates/1964/townes-lecture.pdf Charles H. Townes – Nobel Lecture]</ref> زمانی که نوسانگرهای منسجم نوری برای اولین بار بوجود آمدند، میزر نوری نامیده شدند، اما بعدها تحت عنوان [[لیزر]] نام گرفتند.

این دستگاه از انتشار تحریک شده در طیفی از مولکولهای [[آمونیاک]] تقویت شده به منظور تقویت میکروویوها در فرکانس ۲۴ گیگاهرتز استفاده می‌کرد. Townes بعدها برای توصیف اصل میزر نوری یا لیزر، که «تئودور اچ مِیمن» برای اولین بار در سال ۱۹۶۰ آن را شرح داد، با «آرتور اِل شالو» همکاری کرد. در سال ۱۹۶۴ برای تحقیق در این زمینه بهTownes ، Basov و Prokhorov [[جایزه نوبل فیزیک]] اعطاء شد.

میزر مبتنی بر اصل انتشار تحریک شده که در سال ۱9۱۷ توسط [[آلبرت اینشتین]] پیشنهاد شد، می‌باشد. هنگامی که اتم‌ها در وضعیت انرژی محرک قرار داده می‌شوند، می‌توانند تشعشع را در فرکانس مناسب تقویت کنند. با قرار دادن چنین واسطه تقویت‌کننده‌ای در یک حفره طنین‌دار، بازخوردی ایجاد می‌شود که می‌تواند اشعه منسجم تولید کند.

برخی از انواع میزرهای متداول

امروزه میزر هیدروژنی مهم‌ترین نوع میزراست که در حال حاضر به عنوان یک استاندارد فرکانس اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این میزرهمراه با سایر انواع ساعت اتمی، «Temps Atomique International » یا TAL را تشکیل می‌دهد. این مقیاسِ زمان بین‌المللی است که توسط اداره بین‌المللی Des Poids Et Mesures یا BIPM هماهنگ می‌شود.

* مرحله بعدی «انتخاب حالت»، به منظور رسیدن به انتشار تحریک شده، است که برای ایجاد وارونگی جمعیت اتم‌ها الزامی می‌باشد. این کار به طریقی انجام می‌شود که بسیار مشابه آزمایش معروف Stern-Gerlach است. پس از عبور از یک روزنه و یک میدان مغناطیسی، بسیاری از اتم‌های موجود در پرتو در سطح فوقانی انرژی انتقال lasing باقی می‌مانند. اتم‌ها می‌توانند از این حالت به حالت پایین‌تر تنزل یابند و مقداری اشعه میکرو ویو منتشر کنند.

انتشار میکروویوهای تحریک شده و موج رادیویی در نجوم مشاهده می‌گردد و معمولاً «masing» نامیده می‌شود، حتی در فقدان بازخورد طنین‌دار که برای یک میزر واقعی مورد نیاز می‌باشد. از لحاظ فنی این نوع انتشار تحریک شده انتشار فوق متشعشع (Superradiant emission) نامیده می‌شود و تقریباً به Lasing و masing وابسته می‌باشد. چنین انتشاری از مولکولهایی مانند مولکولهای آب (H۲O)، رادیکالهای هیدروکسیل (OH)، متانول (CH۳OH)، فرم آلدیید (CH۲O) و مونوکسید سیلیکون (SiO) مشاهده می‌شود.

مفهوم اصطلاح میزر از زمان معرفی آن تاکنون تغییر یافته‌است. در ابتدا این واژه به‌طور کلی به عنوان «microwave amplification by stimulated emission of radiation» (تقویت میکرو ویو به وسیله گسیل اشعه تحریک شده) مسلم فرض می‌شد، که توصیف‌کننده دستگاههایی است که در ناحیه میکروویو طیف الکترومغناطیسی منتشر می‌شوند. اصل انتشار فعال شده تاکنون به دستگاه‌ها و فرکانس‌های بیشتری بسط یافته‌است و بنابراین واژه اصلی گاهی اوقات، به گفته Charles H. Townes، به تقویت مولکولی به وسیله گسیل اشعه تحریک شده تعدیل می‌گردد. برخی ادعا کرده‌اند که تلاشهای Townes به منظور عمومیت بخشیدن به این واژه به این شیوه اصولاً موجب اشتیاق برای افزایش اهمیت اختراع او و شهرت وی در انجمن علمی شده بود.

زمانی که لیزر بوجود آمد، Townes و Schawlow و سایر همکاران آن‌ها در آزمایشگاه Bell Labs کاربرد واژه میزر نوری را الزامی‌کردند اما این واژه عمدتاً به طرفداری از لیزر، که توسط رقیب آن‌ها Gordon Gould ابداع شده بود، کنار گذاشته شد. در کاربرد نوین، دستگاههایی که در ناحیه میکروویو و زیر آن گسیل می‌شوند، صرفنظر از اینکه میکروویو یا سایر فرکانس‌ها را منتشر کنند، معمولاً میزر نامیده می‌شوند.

Gould در اصل نام‌های متمایزی برای ابزاری که در هر بخش از طیف منتشر می‌شوند پیشنهاد کرد که عبارت‌اند از: گرِیزِر (لیزر اشعه گاما)، زِیزِر (لیزر اشعه ایکس)، یووِیزر (لیزر اشعه فرابنفش)، لیزر (لیزرهای مرئی)، ایرِیزر (لیزرهای مادون قرمز)، میزر (میزرهای میکروویو) و رِیزر (میزرهای RF). ما با اکثر این اصطلاحات هرگز برخورد نکرده‌ایم اما اکنون همه آن‌ها به استثنای میزر و لیزر منسوخ شده‌اند.

میزرها در داستان‌ها و فیلم‌های علمی-تخیلی اغلب به صورت اسلحه ظاهر می‌شوند. ویژگی‌های آن‌ها اغلب با ویژگی‌های میزرهای واقعی تفاوت دارد اما جای تردید است که آیا می‌توان چنین اسلحه‌های میزری کاربردی‌ای ساخت.

* میزرها در انیمیشن‌ها و انیمیشن‌های الهام گرفته از داستان‌های علمی-تخیلی ژاپنی متداول هستند. آن‌ها در انیمیشن‌های Trasformers، Gundam SEED، Code Geass و سایر انیمیشن‌ها نمایان شده‌اند. در انیمیشن Gundam SEED، میزرها به عنوان امواج صوتی تمرکز یافته به شکل لیزر توصیف می‌شوند، نه به صورت دستگاه‌های میکروویو.

* میزرها در فیلم Night's Down universe اثر «پیتر اف همیلتون» به‌طور کلی به عنوان اسلحه، هم از سفینه‌های فضایی و هم توسط سربازان زمینی، به کار گرفته می‌شوند و همچنین در حماسه Commonwealth (جمهور) او ظاهر می‌گردند.

* میزرها غالباً به عنوان سلاح انتخاب حمله توسط نیروهای نظامی در سریال داستانی «Quest for Tomorrow» اثر «ویلیام شاتنِر» مورد استفاده قرار می‌گیرند.