Dzięki „Air Laser” wykryjemy bomby i zanieczyszczenia

Świtało lasera mknie przez powietrze. Skupia się na pewnym niewielkim obszarze. Tam rośnie energia: elektrony w atomach tlenu wskakują na wyższe poziomy energetyczne. A kiedy laser gaśnie, pobudzone elektrony oddają zgromadzoną energię. Powstaje wiązka światła podczerwonego, która niesie interesującą informację, prawdziwą bombę.

Coś jakby „odciski palców” - tyle że cząstek unoszących się w powietrzu. Tylko nie sądźcie, że technologia ta przyda się jedynie ekologom. Saperzy i antyterroryści również odniosą korzyść z nowego wynalazku pod warunkiem, że powstanie jego wersja kompaktowa i przenośna.

Nowa technologia laserowa wg naukowców z Uniwersytetu w Princeton umożliwia wykrywanie tego, co wisi w powietrzu. Uczeni ogłosili, że są w stanie wysłać laserowy impuls świetlny i mogą otrzymać nasycony informacją świetlny impuls zwrotny z rejonu, w który wysłali pierwotny promień lasera. Nie będzie to jednak światło odbite, ale zupełnie inne: takie, które powstało na skutek wzbudzenia elektronów w tzw. hotspocie. Ów hotspot ma kształt walca o średnicy ok. 1 mm. Tam właśnie „tańczą” naenergetyzowane elektrony. A kiedy po wyłączeniu impulsu pierwotnego na skutek powrotu wzbudzonych elektronów do dawnego stanu energetycznego powstaje wiązka światła podczerwonego, pewna jego część wędruje przez cylindryczny hotspot i aktywuje znajdujące się tam elektrony tak, że w efekcie końcowym powstaje spójna wiązka świetlna, która mknie z powrotem w kierunku miejsca, skąd ją wysłano, dostarczając informacji o tym, co znajduje się w powietrzu.

Sama idea badania tego, co wisi w powietrzu nie jest absolutnie nowatorska – działają już systemy laserowe, jak chociażby LIDAR, w których informacja o składzie powietrza zaszyfrowana jest w świetle, które wraca do miejsca, z którego zostało wysłane i jest wyłapywane przez czujnik. W ten sposób dzięki systemowi LIDAR można określać gęstość chmur i ilość zanieczyszczeń zawieszonych w powietrzu. Z racji tego jednak, że światło to jest jedynie odbiciem wiązki pierwotnej, nie można określić tożsamości konkretnych cząstek i gazów. A nawet, jeśli dzięki pewnym wariantom tego systemu udaje się zidentyfikować molekuły zawieszone w powietrzu, to na pewno nie te, które znajdują się tam w śladowych ilościach. I nie można określić dokładnej lokalizacji konkretnych molekuł.

Światło zwrotne, które powstaje dzięki pierwotnej wiązce z „Air Lasera” niesie bardzo konkretne informacje. Jest ono tysiące razy silniejsze od wiązki odbitej, która dociera do czujników systemu LIDAR.

Naukowcy bardzo ambitnie podeszli do swojego dzieła: chcą wykrywać zanieczyszczenia, których stężenie wynosi mniej niż kilka cząstek na miliard cząsteczek powietrza.

Źródło: esciencenews