Το πυρηνικό λέιζερ είναι μια συσκευή που προτάθηκε από φυσικούς το 2011 με βάση τη διέγερση ατομικών πυρήνων για την παραγωγή φωτός, αντί ηλεκτρονίων όπως άλλοι τύποι λέιζερ. Μπορεί να επιτρέπει εξαιρετικά ακριβείς δοκιμές των νόμων της φυσικής και των ιδιοτήτων της φύσης, χωρίς να εκπέμπει ακτίνες γάμμα. Το λέιζερ θα εκπέμψει φως διεγείροντας αρκετούς πυρήνες σε ένα δείγμα. η αλλαγή της κατάστασης που δημιουργείται είτε από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο είτε από μια ισχυρή και πυκνή κλίση στο ηλεκτρικό πεδίο μέσα στη συσκευή. Χρησιμοποιώντας ένα πυρηνικό λέιζερ, οι ερευνητές εργάζονται για να αναπτύξουν έναν νέο τρόπο ανάλυσης συχνοτήτων ή κατασκευής ακριβούς πυρηνικού ρολογιού.
Για να λειτουργήσει ένα πυρηνικό λέιζερ, οι ατομικοί πυρήνες πρέπει να παραμείνουν σε διεγερμένη κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μια ουσία που ονομάζεται θόριο έχει τις ιδιότητες που επαρκούν για να επιτευχθεί αυτό. Ένα ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει με μια ένωση που αποτελείται από φθοριούχο λίθιο-ασβέστιο-αλουμίνιο. Θα προστεθεί θόριο στην ένωση στη θέση ορισμένων από τα άτομα ασβεστίου. Το ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο θα χρησιμοποιηθεί για να αλλάξει την κατάσταση των ατομικών πυρήνων σε μια διαδικασία που ονομάζεται αντιστροφή πληθυσμού.
Η πυρηνική τεχνολογία έχει χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη λειτουργικών σχεδίων για τον τρόπο λειτουργίας ενός πυρηνικού λέιζερ. Σε ένα λέιζερ με πυρηνική άντληση, η ενέργεια που αποθηκεύεται στους ατομικούς πυρήνες μετατρέπεται σε δέσμη λέιζερ. Συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός μπορούν επίσης να παραχθούν μέσω της παραγωγής πλάσματος με βάση τις αρχές της πυρηνικής σχάσης. Οι διεγερμένοι πυρήνες χωρίζονται για να παράγουν ενέργεια στον μηχανισμό λέιζερ, η αρχή πίσω από τη δημιουργία του φωτός για τη δέσμη λέιζερ. Ένα οπτικό σύστημα με καθρέφτες τροποποιεί περαιτέρω το φως έτσι ώστε να συγκεντρώνεται στη δέσμη, επιτρέποντας στη συσκευή να χρησιμοποιηθεί σε επιστημονικές εφαρμογές.
Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται από τη δεκαετία του 1960. Οι συνηθισμένοι τύποι λέιζερ αερίου χρησιμοποιούν αέρια όπως ήλιο-νέον, διοξείδιο του άνθρακα ή αργό, και τα συνδυάζουν με ηλεκτρισμό για να παράγουν φως. Άλλα λέιζερ συνδυάζουν αέριο με χημικές ουσίες, αλλά ένα πυρηνικό λέιζερ θεωρητικά θα χρησιμοποιούσε ενέργεια από τον πυρήνα ενός ατόμου για να δημιουργήσει φως. Ένα πρόβλημα είναι να κάνουμε έναν πυρήνα να προκαλέσει την ενεργοποίηση ενός άλλου, επομένως τα φωτόνια που αλληλεπιδρούν μαζί τους πρέπει να εστιάζονται σε μια σωστή συχνότητα. Κατά τη δημιουργία οποιασδήποτε νέας τεχνολογίας, οι φυσικοί πρέπει να μελετήσουν διάφορες ατομικές αρχές, συμπεριλαμβανομένων νόμων που περιγράφουν πώς αλληλεπιδρούν τα ατομικά σωματίδια με διαφορετικούς τρόπους, και να εφαρμόσουν τα κατάλληλα στα σχέδιά τους.