Ученые смогли охладить жидкость лазером

Воду и ряд других жидкостей впервые в истории смогли охладить при помощи лазера американские физики. Успех эксперимента означает, что заложена основа для создания устройств для охлаждения электронных приборов, других лазеров, а также реализации уникальных медицинских технологий.

Лазер позволил охладить жидкости до сверхнизких температур. Система, составленная в рамках эксперимента, может также применяться для охлаждения микросхем и избирательного выключения клеток мозга и других органов человека.

Питер Пауцауски (Peter Pauzauskie) из университета Вашингтона в Сиэтле (США), наглядно пояснил суть эксперимента:

Когда люди идут в кино и смотрят на лазерные лучи и лучеметы в "Звездных Войнах" и других фильмах, они видят, что они нагревают и прожигают все, чего они касаются. Мы же показали, что лазер можно использовать для охлаждения жидкостей, в том числе и воды, в нормальных условиях. Ранее сама возможность этого оставалась под вопросом, так как вода обычно нагревается, если через нее пропускать свет.

Лазерные системы охлаждения использовались и раньше. Как они работают? Когда атомы облучаются лазером, они поглощают фотоны его излучения. В особых условиях часть фотонов испускается обратно с более высокой частотой. На это требуется дополнительная энергия, которая извлекается из тепловых колебаний атомов. В результате лазер охлаждает вещество, а не нагревает его. Этот эффект получил название антистоксовой люминесценции.

Однако до настоящего момента использовать лазерные системы охлаждения для работы в жидкой среде не удавалось. Дело в том, что вода активно поглощает инфракрасное излучение, которое вырабатывается самим лазером и кристаллами иттрия, и в итоге нагревается. Но команда ученых во главе с Пауцауски смогла создать из соединения фтора, лития, иттрия и иттербия кристаллы особой структуры. Взаимодействуя с лазерным излучением, они поглощали тепло и охлаждали, а не нагревали воду.

Кристалл нового вещества, форма которого напоминает две соединенные пирамиды с отсеченными вершинами, может при облучении инфракрасным лазером равнительно небольшой мощности охладить порцию воды на 15 градусов Цельсия и более. Ученые признают, что технология применительно к жидкостям не так энергоэффективна, как при охлаждении твердых тел и газов, но обещают вскоре решить данную проблему. На практике охлаждать жидкость лазером предполагается, в первую очередь, в области электроники и другой лазерной техники, а также в медицинской сфере.