Die Neuentwicklung nutzt den Quantentunneleffekt, um einen leistungsstarken Terahertz-Laser zu erzeugen.
Frühere Studien haben das Vorhandensein gezeigteine kleine Menge Wasser auf dem Mond. Die für die Messung verwendeten Methoden waren jedoch nicht genau genug, um die Mission vollständig mit Wasserquellen zu versorgen, erklären die Autoren. Breite Spektrometer unterscheiden nicht zwischen Wassermolekülen, freien Wasserstoffionen und Hydroxyl.
Um dieses Problem zu lösen, haben NASA-Forscherentwickelte Quantenkaskadenlaser. Diese Geräte erzeugen bei jedem Elektronenübergang Photonen und nutzen die einzigartigen Quanteneigenschaften dünner Materialien mit einer Dicke von wenigen Atomen.
Ein winziger Laser in den Händen eines Entwicklers. Bild: NASA
Bei diesen Materialien sendet der Laser Photonen mit auseine bestimmte Frequenz, die durch die Dicke der abwechselnden Halbleiterschichten und nicht durch die Elemente im Material bestimmt wird. In der Quantenphysik erhöhen dünne Schichten die Chance, dass ein Photon dann in die nächste Schicht tunneln kann, anstatt von der Barriere abzuprallen.
Dort regt es weitere Photonen an. Unter Verwendung eines Generatormaterials mit 80-100 Schichten mit einer Gesamtdicke von weniger als 10-15 Mikrometern erzeugt die Befehlsquelle eine Kaskade von Photonen mit Terahertz-Energie.
Die Forscher stellen fest, dass um zu erstellenHerkömmliche optische Terahertz-Laser benötigen viel Energie und große Installationen. Solche Vorrichtungen sind im Weltraum schwierig zu liefern und zu verwenden. Eine winzige Alternative wäre dagegen für eine Mondmission geeignet.
Auf dem Cover: ein Vergleichsbild eines Lasers und einer Münze. Foto: NASA
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