Όραση ακτίνων-Τ με το λέιζερ που δουλεύει με αέριο γέλιου

Ερευνητές των πανεπιστημίων ΜΙΤ και Χάρβαρντ, καθώς και του στρατού των ΗΠΑ, δημιούργησαν ένα λέιζερ τεραχέρτζ, που ανοίγει τον δρόμο για την αξιοποίηση ενός μεγάλου και έως τώρα σε μεγάλο βαθμό μη χρησιμοποιούμενου τμήματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, των τεραχέρτζ.

Η νέα τεχνολογία θα επιτρέψει την ανάπτυξη νέων συσκευών για καλύτερη απεικόνιση με υπερυψηλή ανάλυση (ακτίνες-Τ) στην ιατρική, στις πύλες ασφαλείας των αεροδρομίων κ.α., για οπτικές ασύρματες επικοινωνίες υπερυψηλής χωρητικότητας, καθώς επίσης για πιο ευαίσθητες και ακριβείς μεθόδους παρατήρησης στα ραντάρ και στη ραδιοαστρονομία. Μπορούν να υπάρξουν επίσης διάφορες στρατιωτικές εφαρμογές, γι' αυτό η έρευνα υποστηρίχθηκε, πέρα από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, και από το Γραφείο Ερευνών του αμερικανικού στρατού.

Τα terahertz (ένα THz ισοδυναμεί με 1.000 GHz) είναι μια περιοχή συχνοτήτων που βρίσκεται ανάμεσα στα μικροκύματα και στο υπέρυθρο και το ορατό φως. Ενώ το οπτικό φως μπλοκάρεται από τα περισσότερα υλικά, τα κύματα τεραχέρτζ μπορούν να τα διαπεράσουν. Η αξιοποίησή τους από λέιζερ θα επιτρέψει την όραση ακτίνων-Τ, που θα μπορεί να βλέπει μέσα από ρούχα και άλλα υλικά, παράγοντας εικόνες πιο καθαρές και με πιο υψηλή ανάλυση από ό,τι τα μικροκύματα, αλλά και πολύ πιο ασφαλείς από ό,τι οι ακτίνες-Χ, που ενέχουν μεγαλύτερους κινδύνους για το σώμα, όταν το διαπερνούν.

Μέχρι σήμερα αυτή η περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος δεν έχει βρει πολλές εφαρμογές, επειδή οι υπάρχουσες ηλεκτρονικές ή οπτικές πηγές κυμάτων τεραχέρτζ είναι ογκώδεις, μη αποδοτικές, πολύπλοκες και απαιτούν ειδικές συνθήκες λειτουργίας (π.χ. χαμηλή θερμοκρασία). Γι' αυτό έως τώρα δεν έχουν υπάρξει τέτοια μηχανήματα με όραση-Τ στα αεροδρόμια ή στα νοσοκομεία.

Όμως η νέα συσκευή λέιζερ τεραχέρτζ, που ξεπερνά κάθε άλλη πηγή λέιζερ σε αυτή τη συχνότητα, είναι μικρή (όσο ένα κουτί παπουτσιών), απλούστερη και δουλεύει σε θερμοκρασία δωματίου, κάτι που θα της επιτρέψει να βρει πολλές εφαρμογές στο μέλλον. Η συσκευή συνδυάζει ένα λέιζερ κβαντικής αλληλουχίας (QCL) με ένα λέιζερ οξειδίου του αζώτου (γνωστού και ως «αέριου του γέλιου») για να παράγει συχνότητες σχεδόν 1 THz.

Πέρα από την όραση ακτίνων-Τ, είναι σημαντικό, όπως δήλωσε ο καθηγητής του ΜΙΤ Στίβεν Τζόνσον, ότι «τα κύματα τεραχέρτζ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μια μορφή ασύρματης επικοινωνίας, μεταφέροντας πληροφορίες σε μεγαλύτερο εύρος ζώνης για παράδειγμα από ό,τι το ραντάρ».