Techno-MANIA

Ο Charles Townes (1915) πήρε το βραβείο Frank Drake (που είναι ο πατέρας του SETI) για την ανάπτυξη του οπτικού SETI, για το 2002. Ο Townes έχει πάρει και το Νόμπελ φυσικής του 1964, για το έργο του στην παραγωγή του lazer και mazer.
Ο Townes ανέπτυξε τον πρόδρομο του laser, το mazer, ενώ ήταν καθηγητής της φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια. Όμως ο πρόεδρος του τμήματος της φυσικής, ο Isador Rabi, ένας άλλος νομπελίστας του 1944 για την ανακάλυψη του NMR, είχε ωθήσει τον Townes να εγκαταλείψει την εργασία για το mazer για παραγωγικότερες έρευνες, διότι πίστευε ότι δεν είχε μέλλον το mazer. Η ιδέα του Townes για το mazer συνάντησε παρόμοιο σκεπτικισμό και από τον πρωτοπόρο της κβαντικής φυσικής Niels Bohr καθώς και τον φημισμένο μαθηματικό John Von Neumann. O Townes όμως παρέμεινε σταθερός στις πεποιθήσεις του ότι το mazer θα λειτουργούσε και θα παρήγαγε σημαντικά επιστημονικά επιτεύγματα. Απτόητος από την κριτική των διάσημων συναδέλφων του, ενέμεινε στις απόψεις του, και το 1954, το πρώτο mazer ήταν γεγονός. Το "παιδί" του Townes, το mazer, απέδειξε σύντομα ότι παρείχε τεράστια βοήθεια στους ραδιοαστρονόμους, που εκμεταλλεύονταν την ικανότητα του mazer να ενισχύει τα πολύ ασθενικά σήματα από το διάστημα.
Η ενίσχυση των μικροκυμάτων ήταν μόνο η αρχή. Γνωρίζοντας ότι η τεχνική ενίσχυσης μέσω του mazer πρέπει να λειτουργεί και σε υπόλοιπα τμήματα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, ο Townes έστρεψε την προσοχή του στην οπτική περιοχή και το 1958 δημοσίευσε, μαζί με τον Arthur Schawlow, μια εργασία για ένα οπτικό maser, που αργότερα ονομάστηκε laser.
Τα εργαστήρια Bells του αρνήθηκαν στην αρχή να κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας η εφεύρεση του. Στους περισσότερους ανθρώπους, το λέιζερ φαινόταν μια απλή καινοτομία που έκανε όμορφα κόκκινα φωτεινά σημάδια στον τοίχο. Απτόητος όμως ο Townes πίεσε και τελικά τα εργαστήρια Bells κατάλαβαν τη σπουδαιότητα της ανακάλυψης
H ανακάλυψη του mazer
Η λέξη Mazer προέρχεται από το "Ενίσχυση Μικροκυμάτων μέσω Εξαναγκασμένης Εκπομπής Ακτινοβολίας", και η λέξη λέιζερ προέρχεται από την αντικατάσταση της λέξης Μικροκύματα από τη λέξη Φως. Άρα το μεν Mazer προκαλεί μια μικροκυματική δέσμη σύμφωνης ακτινοβολίας μεγάλης έντασης και ισχύος ενώ το Λέιζερ οπτική ακτινοβολία. Οι δέσμες αυτές χρησιμοποιούνται για πάρα πολλούς σκοπούς, από πειράματα ελέγχου της θεωρίας της σχετικότητας, ακριβή μέτρηση αποστάσεων, κατασκευή ατομικών ρολογιών μέχρι πειράματα σύντηξης και χειρουργικά εργαλεία.
Το κλειδί στην εφεύρεση τους είναι η έννοια της εξαναγκασμένης εκπομπής, που για πρώτη φορά εισήχθη από τον Einstein το 1917. Από μια θεωρητική ανάλυση της σχέσης της ακτινοβολίας Planck βρήκε ότι η γνωστή διαδικασία της απορρόφησης πρέπει να συνοδευτεί από μια συμπληρωματική διαδικασία, δια της οποίας η λαμβανόμενη ακτινοβολία μπορεί να υποκινήσει τα άτομα να εκπέμψουν το ίδιο είδος ακτινοβολίας. Σε αυτήν την διαδικασία βρίσκεται η δυνατή ενίσχυση.
Εντούτοις, η διεγερμένη εκπομπή θεωρήθηκε τότε πολύ ως μια καθαρά θεωρητική έννοια που δεν θα μπορούσε κάτω από κανονικές συνθήκες
Η ενίσχυση μπορεί να εμφανιστεί μόνο εάν η διεγερμένη εκπομπή είναι μεγαλύτερη από την απορρόφηση. Αυτό απαιτεί ότι πρέπει να υπάρξουν περισσότερα άτομα σε μια υψηλή ενεργειακή κατάσταση απ' ό,τι σε μια χαμηλότερη. Μια τέτοια ασταθή ενεργειακή συνθήκη στην ύλη ονομάζεται αντιστροφή πληθυσμού. Ένα ουσιαστικό βήμα προς την εφεύρεση του mazer και του λέιζερ ήταν, επομένως, να δημιουργηθεί ένας πληθυσμός κάτω από τέτοιες περιστάσεις που η διεγερμένη εκπομπή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση.
Οι πρώτες μελέτες για το mazer δημοσιεύθηκαν στα μέσα της δεκαετίας του '50 ως αποτέλεσμα των ερευνών που πραγματοποιήθηκαν ταυτόχρονα και ανεξάρτητα από τον Townes και τους συναδέλφους του στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια στη Νέα Υόρκη και από τους Basov και Prochorov στο Ινστιτούτο Lebedev στη Μόσχα. Ακολούθως σχεδιάστηκαν διάφορα mazer αρκετών διαφορετικών τύπων, ενώ πολλοί επιστήμονες είχαν σημαντική συνεισφορά σε αυτήν την ανάπτυξη. Συνήθως χρησιμοποιείται mazer με τη βοήθεια ιόντων ορισμένων μετάλλων που μπαίνουν σε ένα κατάλληλο κρύσταλλο. Αυτά τα mazer εργάζονται ως εξαιρετικά ευαίσθητοι δέκτες για τα βραχέα ραδιοκύματα. Είναι μεγάλης σημασίας στη ραδιοαστρονομία και χρησιμοποιούνται στη διαστημική έρευνα για την καταγραφή των ραδιοσημάτων από τους δορυφόρους.