Ein Kernlaser ist ein von Physikern im Jahr 2011 vorgeschlagenes Gerät, das auf der Stimulation von Atomkernen basiert, um Licht zu erzeugen, anstelle von Elektronen wie bei anderen Arten von Lasern. Es kann extrem genaue Tests der physikalischen Gesetze und Eigenschaften der Natur ermöglichen, ohne Gammastrahlen auszusenden. Der Laser emittiert Licht, indem er genügend Kerne in einer Probe anregt; die Zustandsänderung, die entweder durch ein starkes Magnetfeld oder einen starken und dichten Gradienten im elektrischen Feld innerhalb des Geräts erzeugt wird. Durch den Einsatz eines Nuklearlasers arbeiten Forscher an einer neuen Methode zur Analyse von Frequenzen oder zur Herstellung einer präzisen Nuklearuhr.
Damit ein Kernlaser funktioniert, müssen die Atomkerne über einen langen Zeitraum in einem angeregten Zustand verbleiben. Ein Stoff namens Thorium hat die dafür ausreichenden Eigenschaften. Ein elektrisches oder magnetisches Feld könnte mit einer Verbindung aus Lithium-Calcium-Aluminium-Fluorid wechselwirken. Thorium würde der Verbindung anstelle einiger der Calciumatome zugesetzt werden. Das elektrische oder magnetische Feld würde verwendet, um den Zustand der Atomkerne in einem als Besetzungsinversion bezeichneten Prozess zu ändern.
Nukleartechnologie wurde verwendet, um Funktionspläne für den Betrieb eines Nuklearlasers zu entwickeln. Bei einem kerngepumpten Laser wird die in Atomkernen gespeicherte Energie in den Laserstrahl umgewandelt. Bestimmte Lichtwellenlängen können auch durch die Erzeugung von Plasmen nach den Prinzipien der Kernspaltung erzeugt werden. Angeregte Kerne teilen sich, um im Lasermechanismus Energie zu erzeugen, dem Prinzip hinter der Erzeugung des Lichts für den Laserstrahl. Ein optisches System mit Spiegeln modifiziert das Licht weiter, sodass es in den Strahl gebündelt wird und das Gerät in wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt werden kann.
Laser werden seit den 1960er Jahren verwendet. Die gängigen Arten von Gaslasern verwenden Gase wie Helium-Neon, Kohlendioxid oder Argon und kombinieren sie mit Elektrizität, um Licht zu erzeugen. Andere Laser kombinieren Gas mit Chemikalien, aber ein Kernlaser würde theoretisch Energie aus dem Kern eines Atoms verwenden, um Licht zu erzeugen. Ein Problem besteht darin, einen Kern dazu zu bringen, einen anderen zu aktivieren, sodass die mit ihnen wechselwirkenden Photonen mit einer geeigneten Frequenz fokussiert werden müssen. Bei der Entwicklung einer neuen Technologie müssen Physiker verschiedene atomare Prinzipien untersuchen, einschließlich Gesetze, die beschreiben, wie atomare Teilchen auf unterschiedliche Weise interagieren, und die entsprechenden auf ihre Designs anwenden.