4.4.1.Lược sử nghiên cứu:
Maser là tên viết tắt của cụm từ Microwave Amplification by Stimulation
Emission of Radiation và có nghĩa là "Khuếch đại sóng vi ba bằng phát xạ kích
thích". Maser và laser có cơ chế hoạt động giống nhau, chỉ khác là maser hoạt động
với tần số photon ở vùng vi sóng .
Những bài báo đầu tiên về maser được công bố vào năm 1954, gồm những kết
quả wikt:thực nghiệm)thực nghiệm vào cùng một thời điểm và nhưng độc lập bởi
Charles Townes cùng đồng nghiệp tại trường Đại học Columbiaở Thành phố New
York, và tiến sĩ Basov cùng tiến sĩ Prochorov ở viện Lebedev thành phố Moskvạ Cả ba nhà khoa học này đều nhận giải thưởng Nobel năm 1964 cho những đóng góp
của họ.
Nguyên lý cơ bản dẫn đến sự ra đời của maser (hay laser) chính là khái niệm
phát xạ kích thích, lần đầu được đưa ra bởi Albert Einstein năm 1917. Khái niệm này được bắt nguồn từ những hiện tượng gần gũi trong thế giới vật chất và bức xạ, đó là hấp thụ và phát xạ tức thờị
Sau chiến tranh, nhờ kinh nghiệm sẵn có về ra-đa và quang phổ trên bước
sóng vi ba, Townes phát hiện ra hiệu ứng khuếch đại maser. Charles Townes (giải
Nobel Vật lý 1964) cùng với Arthur Schawlow (giải Nobel Vật lý 1981) áp dụng
nguyên tắc của maser để làm ra laser hoạt động trên bước sóng hồng ngoại và khả
kiến. Maser là chữ viết tắt của “Microwave Amplification by Stimulated Emission
of Radiation” (khuếch đại sóng viba bởi sự phát bức xạ cảm ứng). Họ đặt tên maser quang học là laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), thay “Microwave” – vi ba bằng “Light” – ánh sáng. Maser và laser là những phát minh
nổi bật nhất trong thế kỷ XX. Maser được dùng trong công nghiệp để khuếch đại
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn của Đại học Berkeley quan sát được trên bước sóng 18 xentimet một bức xạ phát ra từ hướng Tinh vân Lạp Hộ (Orion
Nebula). Vạch phổ của bức xạ rất hẹp nhưng lại cực kỳ sáng làm các nhà thiên văn
ngạc nhiên đến nỗi họ phải cho đó là bức xạ của một chất “Huyền bí” (Mysterium) nào đó! Sau những tính toán cơ học lượng tử và những kết quả đo đạc quang phổ,
họ kết luận là vạch bức xạ “Huyền bí” thực sự chính là một vạch phổ maser của
phân tử “hydroxyl” OH quen thuộc. Ngoài phân tử OH còn có phân tử nước H2O
và phân tử “silicon monoxide” SiO cũng phát ra những bức xạ maser vô tuyến rất
mạnh. Sau này các nhà thiên văn còn phát hiện được trong những thiên hà xa xôi những bức xạ maser OH và H2O mạnh gấp hàng nghìn tới hàng triệu lần những maser quan sát được từ trước trong dải Ngân hà (xem Hình). Cường độ của những
bức xạ maser vũ trụ tăng theo hàm mũ với kích thước của đám khí phân tử. Những đám khí trong vũ trụ lớn hàng trăm triệu kilomet, tương đương với kích thước của
hệ mặt trời nên phát ra bức xạ maser rất mạnh.
Đầu năm 1970 , nước Pháp có một chương trình cộng tác với Liên Xô trong lĩnh vực thiên văn vô tuyến. Tại Đài Thiên văn Paris-Meudon, tôi được cử là người
trách nhiệm cho chương trình khoa học, sử dụng kính thiên văn Nançay để nghiên cứu bức xạ maser phát trên bước sóng 18 cm bởi những phân tử OH (hydroxyle)
trong vỏ những ngôi saọ Phía Liên Xô là những nhà khoa học của viện Sternberg ở Moscow.
Năm 1973, các nhà thiên văn tại viện Max-Planck dùng kính Effelsberg thu
được nhiều photon vô tuyến phát ra từ các thiên hà xa xôi và phát hiện được một
nguồn bức xạ maser của phân tử hydroxyle (OH), phát ra từ trung tâm thiên hà Messier 82, cách Trái đất 10 triệu năm ánh sáng (Hình 1). Đây là lần đầu tiên một
bức xạ maser rất mạnh được phát hiện trên bầu trời Bắc Bán cầu, trong một thiên hà khác, ở hẳn bên ngoài Thiên Hà của chúng tạ
4.4.2.Mục đích nghiên cứu:
Quan sát bức xạ maser là một phương tiện để "chẩn đoán" những điều kiện lý hóa như nhiệt độ, mật độ và thành phần vật liệu trong ngôi sao và môi trường xung
quanh. Vật chất phun ra từ những ngôi sao đang hấp hối tạo ra một vỏ khí và bụị
Quan sát những nguồn maser cần phải sử dụng kính vô tuyến lớn và những hệ giao thoa có độ phân giải caọ Từ đó các nhà thiên văn tìm hiểu được quá trình tiến hoá
của những ngôi sao trong Ngân Hà.