Вчені навчилися охолоджувати матеріали за допомогою лазера

У більшості випадків лазер розігріває поверхні, однак не тоді, коли він працює в особливих умовах, говорять в Університеті Нільса Бора у Копенгагені, де змогли за допомогою лазера охолодити напівпровідникову мембрану до мінус 269 градусів.

Про своє досягнення вчені повідомляють в останньому номері наукового журналу Nature Physics. За їхніми словами, секрет «охолоджуючого» лазера полягає у низці квантових феноменів, точніше того, як вони проявляються у макросвіті.

Відомо, що сфокусовані лазерні промені застосовувалися для охолодження атомів ще в 1980-х роках, проте досі цей ефект працював тільки на атомному рівні. Проте фахівці з Копенгагена вирішили спроектувати його і на макрорівні. «Можливість охолоджувати матеріали за допомогою лазера означає зовсім нові можливості у такій області, як оптомеханіка, що описує взаємодію оптичного випромінювання і механічного руху», - говорить Юджин Полцік, один з авторів експерименту.

Як виявилося, спроектувати феномен у макромасштабі не так уже й складно: якщо атом рухається у напрямку до променя, то випромінювання здатне знизити момент руху практично до нуля, знижуючи енергію і, як наслідок, температуру. Однак тут є проблема: метод працює тільки якщо атом рухається до лазера, але не від нього. В іншому випадку промінь тільки ще більше розганяє його і нагріває.

Вирішити проблему експерти змогли також за допомогою базової фізики і механіки: якщо лазер налаштований на частоту, трохи нижчу за резонансну частоти атома, то при взаємодії відбувається резонансна взаємодія і момент руху гаситься в будь-якому випадку, хоча якщо атом рухається до променя, то його енергія гаситься швидше і повніше.

За словами авторів дослідження, завдання ускладнюється ще більше, якщо лазеру належить охолодити великі неоднорідні матеріали. Цю проблему поки не вдалося вирішити.

Однак фізики вже навчилися проводити «лазерне охолодження» міліметрових напівпровідникових мембран з арсеніду галію, який широко вживається у виробництві мікрочіпів. Тут мембрани, які проводять електричний струм, охолоджуються як на атомному, так і на макрорівні.

У перспективі фахівці говорять про створення систем для охолодження вузлів у квантових комп'ютерах, а також в електричних і механічних датчиках, які повинні працювати не вище певної температури. !zn

Читайте також:

Винайдено перший у світі антилазер

Фізики створили камеру, яка «заглядає за ріг» і використовує розсіяне світло (відео)

Вчені розробили анти-принтер, який стирає надрукований текст

Сміття на орбіті будуть прибирати за допомогою лазера