メーザー

メーザーを放出する水素メーザーキャビティ (注：ピンク色の光はメーザーではない。メーザーは肉眼では不可視である)

メーザー（英: MASER）とは、誘導放出によって発生するコヒーレントなマイクロ波のこと。Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation（誘導放出によるマイクロ波増幅）の略称である。

メーザーはレーザー同様、非常に指向性・単波長性が高い。指向性の高さから、先端科学用ピンポイント加熱装置などに用いられることがある。また、分子構造の解析にも利用される。

原理

水素メーザー発生装置の概要

レーザーと同様に反転分布を用いて発生 (発振) させる。固体メーザーにおいては常磁性共振による原子の放射を直接利用しており、適切なキャリアを封入したキャビティ (共振筒) 内にマイクロ波を照射し、キャリアの共振によって発生する特定波長・コヒーレンスなマイクロ波を取り出すことによって得られる。

フォノンを増幅・発振させたフォノンメーザーも存在する。たとえば超低温としたクロムイオン含有ルビーにマイクロ波でポンピングを行い、超音波を発振させる実験が1963年に成功している。

歴史

理論研究の発表は1952年、ジョセフ・ウェーバーによって行われた。これは量子力学の応用に基づくものであった。実際の発振は1954年、コロンビア大学のチャールズ・タウンズらによる。これはレーザーの発明 (理論:1958年・初の発振:1960年) に先行するもので、メーザーの開発発展がレーザーを生むことになった。

初の発振はアンモニアメーザーによって行われた。その後、1958年にルビー結晶メーザーが、1960年に水素メーザーが開発された。

これらの発見によって電磁波工学技術が飛躍的に発展した。また原子時計や極めて高精度の周波数カウント技術の発展に繋がった。

天体

メーザーを発振している「メーザー天体」が宇宙には存在し、観測の対象となっている。

登場するフィクション作品

映画やゲームなどの作品に、メーザーの名を冠した武器などが登場する。ただし、作品中の効果や設定の原理などは、実際のメーザーとは異なっていることが多い。

• 『フランケンシュタインの怪獣 サンダ対ガイラ』及びその後のゴジラシリーズにはメーザーを攻撃に転用したメーサー殺獣光線車など、多様なメーサー兵器が登場する。
• 『超電子バイオマン』のバイオロボによる必殺技 (剣技) は「スーパーメーザー」と呼ばれる。
• 『機動戦士ガンダム』に登場するモビルスーツ、ゾックには「フォノンメーザー砲」という名称の武装が装備されており、以降のシリーズにも同名の武装を装備したモビルスーツが幾つか登場している。
• 『ファイナルファンタジーVIII』にて「メーザーアイ」という攻撃技が存在する。
• ファミリーコンピュータ用ビデオゲーム『サンサーラ・ナーガ』では、主人公が装備できる最強の攻撃力を持つ武器として「メーザーほう」が登場し、精密機器と説明される。
• ゲームボーイ用ゲーム『時空の覇者 Sa・Ga3』では、雷属性のダメージを与える武器として「メーザーほう」が存在する。
• Marathonシリーズのサードパーティーシナリオ「Rubicon」において、「ダンギ・メーザー」という武器が登場する。メーザーの特徴通り発射されても軌跡が見えず、威力の高い兵器となっている。
• 魔法科高校の劣等生では、振動現象に関与する魔法が得意な登場人物が「フォノンメーザー」を発生させる魔法を使う。

ただし、近年の作品では「(超高出力の) マイクロ波照射」という名称が一般的になっている。

参考文献

• 長倉三郎ほか編『岩波理化学辞典』（第5版）岩波書店、1998年。ISBN 4-00-080090-6。 
• 霜田光一「量子エレクトロニクスの変遷」『日本物理學會誌』第51巻第3号、社団法人日本物理学会、1996年、179-184頁、ISSN 0029-0181、NAID 110002077069。 

関連項目

• レーザー
• 電磁気学
• 光学