Teoría y Tecnología del LÁSER de Rayos Gamma

Soy consciente de que otra persona ha hecho una pregunta similar en el pasado, pero de una forma muy general. Debido al interés de la física y la tecnología, en esta pregunta pongo énfasis en el detalle de la parte física y la pregunta se vuelve muy específica.

Conocemos el poder del láser de luz visible y los efectos que puede tener sobre la materia: industria, medicina, militar, entretenimiento y muchas otras aplicaciones.

Dada la gran cantidad de energía de γ -fotones, uno puede extrapolar y ver las nuevas aplicaciones de LASER diseñadas para amplificar γ -luz, emitida por isómeros nucleares, que podría denominarse “GLASER” (amplificación de luz gamma por emisión estimulada de radiación).

El truco consiste en excitar los núcleos a un estado metaestable, para lograr la "inversión de la población" y luego estimularlos para que decaigan simultáneamente. La excitación se puede lograr mediante bombardeo de neutrones suaves o mediante irradiación de sincrotrón, para excitar los núcleos a un estado de momento angular que no coincide con el del estado fundamental. Estos núcleos pueden permanecer en ese estado durante un tiempo lo suficientemente largo como para lograr la inversión de población.

PREGUNTA:

¿Cómo se pueden estimular los núcleos para que se desintegren y emitan sus γ -fotón para que para lograr GLASER? Para empezar, esto podría depender de cómo se excitan los núcleos en sus estados isoméricos.

Nuevamente, los requisitos de intensidad para la bomba son considerables : las secciones transversales para la excitación nuclear tienden a ser muy pequeñas en comparación con las de la excitación atómica, por lo que no será fácil obtener y sostener una inversión de población.
@dmckee Gracias por tu comentario, apreciado. Es cierto que lograr la inversión y estimulación de la población no son problemas fáciles. Uno tiene que ver el problema desde un ángulo diferente. Se están realizando varios intentos con el uso de Th-229, que tiene algunas propiedades muy interesantes.

Respuestas (2)

Para longitudes de onda de rayos gamma, una alternativa mucho mejor son los láseres de electrones libres , ya que su medio de ganancia es la radiación de electrones Bestrahlung y sincrotrón dentro de los onduladores. También tienen la ventaja de no estar limitados a un estado de energía nuclear y pueden operar en un rango de longitudes de onda.

Sí, o tal vez una fuente de luz de sincrotrón en.wikipedia.org/wiki/Synchrotron_light_source

Hay una gran cantidad de problemas y una gran cantidad de soluciones propuestas para la operación de Graser. Publiqué un artículo sobre la separación fotoquímica con láser de isómeros nucleares para obtener una inversión de población en la década de 1970 con George Baldwin.

Se trasladó a LASL donde continuó el trabajo de Graser durante algún tiempo. Sus reseñas son bastante informativas.

Aunque técnicamente es un isómero nuclear, el Th-229m no produce un fotón de muy alta energía. Es más como una radiografía y no tan interesante o problemático como un estado de alta energía.

Estoy seguro de que una referencia al documento sería muy apreciada.