Un laser nucléaire est un dispositif proposé par les physiciens en 2011 basé sur la stimulation de noyaux atomiques pour produire de la lumière, à la place des électrons comme d’autres types de lasers. Il peut permettre des tests extrêmement précis des lois de la physique et des propriétés de la nature, sans émettre de rayons gamma. Le laser émettra de la lumière en excitant suffisamment de noyaux dans un échantillon ; le changement d’état créé soit par un champ magnétique puissant, soit par un gradient puissant et dense du champ électrique à l’intérieur du dispositif. En utilisant un laser nucléaire, les chercheurs travaillent à développer une nouvelle façon d’analyser les fréquences ou de fabriquer une horloge nucléaire précise.
Pour qu’un laser nucléaire fonctionne, les noyaux atomiques doivent rester dans un état excité pendant une longue période de temps. Une substance appelée thorium possède les propriétés suffisantes pour y parvenir. Un champ électrique ou magnétique pourrait interagir avec un composé de fluorure de lithium-calcium-aluminium. Du thorium serait ajouté au composé à la place de certains atomes de calcium. Le champ électrique ou magnétique serait utilisé pour changer l’état des noyaux atomiques dans un processus appelé inversion de population.
La technologie nucléaire a été utilisée pour développer des plans fonctionnels sur le fonctionnement d’un laser nucléaire. Dans un laser à pompage nucléaire, l’énergie stockée dans les noyaux atomiques est convertie en faisceau laser. Des longueurs d’onde spécifiques de la lumière peuvent également être produites par la génération de plasmas basés sur les principes de la fission nucléaire. Les noyaux excités se sont divisés pour produire de l’énergie dans le mécanisme laser, le principe derrière la création de la lumière pour le faisceau laser. Un système optique à miroirs modifie davantage la lumière afin qu’elle soit concentrée dans le faisceau, permettant à l’appareil d’être utilisé dans des applications scientifiques.
Les lasers sont utilisés depuis les années 1960. Les types courants de laser à gaz utilisent des gaz tels que l’hélium-néon, le dioxyde de carbone ou l’argon, et les combinent avec de l’électricité pour générer de la lumière. D’autres lasers combinent du gaz avec des produits chimiques, mais un laser nucléaire utiliserait théoriquement l’énergie du noyau d’un atome pour créer de la lumière. Un problème est d’amener un noyau à en activer un autre, de sorte que les photons qui interagissent avec eux doivent être focalisés à une fréquence appropriée. Lors de la création de toute nouvelle technologie, les physiciens doivent étudier divers principes atomiques, y compris des lois qui décrivent comment les particules atomiques interagissent de différentes manières, et appliquer celles qui conviennent à leurs conceptions.