Un laser nucleare è un dispositivo proposto dai fisici nel 2011 basato sulla stimolazione dei nuclei atomici per produrre luce, anziché elettroni come altri tipi di laser. Può consentire test estremamente accurati delle leggi della fisica e delle proprietà della natura, senza emettere raggi gamma. Il laser emetterà luce eccitando un numero sufficiente di nuclei in un campione; il cambiamento di stato creato da un forte campo magnetico o da un gradiente potente e denso nel campo elettrico all’interno del dispositivo. Utilizzando un laser nucleare, i ricercatori stanno lavorando per sviluppare un nuovo modo di analizzare le frequenze o creare un preciso orologio nucleare.
Perché un laser nucleare funzioni, i nuclei atomici devono rimanere in uno stato eccitato per un lungo periodo di tempo. Una sostanza chiamata torio ha le proprietà sufficienti per raggiungere questo obiettivo. Un campo elettrico o magnetico potrebbe interagire con un composto di litio-calcio-alluminio-fluoruro. Il torio verrebbe aggiunto al composto al posto di alcuni atomi di calcio. Il campo elettrico o magnetico verrebbe utilizzato per modificare lo stato dei nuclei atomici in un processo chiamato inversione di popolazione.
La tecnologia nucleare è stata utilizzata per sviluppare piani funzionali per il funzionamento di un laser nucleare. In un laser a pompa nucleare, l’energia immagazzinata nei nuclei atomici viene convertita nel raggio laser. Specifiche lunghezze d’onda della luce possono essere prodotte anche attraverso la generazione di plasmi basati sui principi della fissione nucleare. I nuclei eccitati si dividono per produrre energia nel meccanismo laser, il principio alla base della creazione della luce per il raggio laser. Un sistema ottico con specchi modifica ulteriormente la luce in modo che sia concentrata nel fascio, consentendo l’utilizzo del dispositivo in applicazioni scientifiche.
I laser sono stati utilizzati dagli anni ‘1960. I tipi comuni di laser a gas utilizzano gas come elio-neon, anidride carbonica o argon e li combinano con l’elettricità per generare luce. Altri laser combinano gas con sostanze chimiche, ma un laser nucleare in teoria utilizzerebbe l’energia del nucleo di un atomo per creare luce. Un problema è far sì che un nucleo ne attivi un altro, quindi i fotoni che interagiscono con essi devono essere focalizzati a una frequenza adeguata. Nel creare qualsiasi nuova tecnologia, i fisici devono studiare vari principi atomici, comprese le leggi che descrivono come le particelle atomiche interagiscono in modi diversi, e applicare quelli appropriati ai loro progetti.