Laser z powietrza

– Jesteśmy w stanie wysłać impuls laserowy i otrzymać inny z samego powietrza – powiedział prof. Richard Miles z Princeton University. – Powrotna wiązka działa na cząsteczki w powietrzu i w ten sposób rejestrowane są nawet niewielkie ślady obcych substancji.

Badania nad tym urządzeniem zlecone zostały przez rządowe Office of Naval Research, a wyniki opisane w najnowszym wydaniu magazynu „Science”. Technika wykorzystuje światło ultrafioletowe i różni się od tradycyjnych metod wykorzystania lasera. Wysłana wiązka nie odbija się od przeszkody. Powstaje nowa, wygenerowana przez atomy tlenu.

[srodtytul]Na psi nos [/srodtytul]

Laser z Princeton skupia światło na podobnej zasadzie jak soczewka światło słoneczne. Jeśli skupione zostanie w jednym punkcie, może wypalić dziurę w drewnie. Elektrony w atomach tlenu zostają gwałtownie wzbudzone do stanu bardzo wysokiej energii. Wiązka lasera ultrafioletowego sprawia, że atomy tlenu w punkcie badanego powietrza stają się „podekscytowane” przez wzbudzone elektrony. W powietrzu powstaje „cylinder” z „podekscytowanych” atomów tlenu długości ok. 1 mm. Kiedy impuls lasera się kończy, atomy powracają do poprzedniego stanu i emitują światło w podczerwieni. Część tego światła wędruje przez ten „cylinder” i zostaje wzmocniona. Powstaje wiązka laserowa, która wraca. Czujnik, jakiego naukowcy używają do analizy tego laserowego promienia, pozwala wykryć związki chemiczne w powietrzu.

Ten „powietrzny laser” okazuje się potężniejszym narzędziem od wszystkich dotychczas stosowanych w analizach chemicznych na odległość.

– Ogólnie rzecz biorąc, jeśli chcemy wiedzieć, jakie zanieczyszczenia znajdują się w powietrzu, musimy pobrać próbki do analizy – powiedział Miles. – Ale na odległość jest to niemożliwe. Jeśli bomba jest zakopana na drodze, próbki powietrza w jej pobliżu będą zawierały cząsteczki materiału wybuchowego, mogłyby je wykryć specjalnie szkolone psy. Ale na pewno nie z odległości. To samo w przypadku niebezpiecznych gazów. Nie można ich wykryć, jeśli nie znajdziemy się w ich zasięgu. Podobnie jak gazów cieplarnianych wysoko w atmosferze. Ich wykrycie jest praktycznie niemożliwe.

[srodtytul]Bezpieczny w terenie [/srodtytul]

Dotychczas stosowane metody wykrywania zanieczyszczeń przez lasery sprowadzały się do badania odbitej wiązki światła. Takie metody są stosowane np. do pomiaru grubości chmur. Nie ma możliwości zidentyfikowania konkretnych cząsteczek chemicznych w tych zanieczyszczeniach. Na to lasery nie są wystarczająco czułe.

Wiązka powracająca do czujnika opracowanego przez naukowców z Princeton jest tysiące razy mocniejsza niż generowana przez tradycyjne lasery używane do mierzenia zanieczyszczeń na odległość. Nowy laser pozwala oszacować, jak wiele ich jest w powietrzu, i je zidentyfikować.

Mocniejszy sygnał daje nadzieję na zastosowanie metody badaczy z Princeton do wykrywania nawet śladowych ilości związków z materiałów wybuchowych. Wszystkie uwalniają jakieś charakterystyczne związki, ale niektóre naprawdę w minimalnych ilościach.

Sztuka polega na tym, aby je wykryć. Naukowcy myślą o zastosowaniu urządzenia na tyle małego, aby dało się je umieścić np. czołgach poruszających się w niebezpiecznym terenie. Lasery pozwoliłyby skanować teren, gdzie mogą znajdować się miny.