De nieuwe ontwikkeling maakt gebruik van het effect van kwantumtunneling om een krachtige terahertz-laser te genereren.
Eerdere studies hebben de aanwezigheid aangetoondeen kleine hoeveelheid water op de maan. De methoden die voor de meting werden gebruikt, waren echter niet nauwkeurig genoeg om de missie adequaat van waterbronnen te voorzien, leggen de auteurs uit. Brede spectrometers maken geen onderscheid tussen watermoleculen, vrije waterstofionen en hydroxyl.
Om dit probleem op te lossen, hebben NASA-onderzoekerskwantumcascadelasers ontwikkeld. Deze apparaten genereren bij elke elektronentransitie fotonen, gebruikmakend van de unieke kwantumeigenschappen van dunne materialen van enkele atomen dik.
Een kleine laser in de handen van een ontwikkelaar. Afbeelding: NASA
In deze materialen zendt de laser fotonen uit meteen bepaalde frequentie, bepaald door de dikte van de afwisselende lagen van halfgeleiders, en niet door de elementen in het materiaal. In de kwantumfysica vergroten dunne lagen de kans dat een foton vervolgens naar de volgende laag kan tunnelen in plaats van tegen de barrière te stuiteren.
Eenmaal daar, wekt het extra fotonen op. Met behulp van een generatormateriaal met 80-100 lagen met een totale dikte van minder dan 10-15 micron, creëert de commandobron een cascade van fotonen met terahertz-energie.
De onderzoekers merken op dat om te creërentraditionele optische terahertz-lasers vereisen grote hoeveelheden energie en grote installaties. Dergelijke apparaten zijn moeilijk te leveren en te gebruiken in de ruimte. Een klein alternatief zou daarentegen geschikt zijn voor een maanmissie.
Op de omslag: een vergelijkende afbeelding van een laser en een munt. Foto: NASA
Lees verder:
Zonnevlek ter grootte van de aarde groeit 10 keer in 2 dagen: hij is op ons gericht
Dit is de "tweeling" van de aarde in het verleden: een unieke planeet-oceaan werd niet ver van ons gevonden
Einstein had weer gelijk: na een halve eeuw bewezen natuurkundigen de stabiliteit van zwarte gaten