Optyczne chłodzenie do poniżej 100 kelwinów

Nasza grupa z University of New Mexico to jedyny zespół naukowy na świecie, który potrafi osiągnąć temperatury kriogeniczne za pomocą optycznego urządzenia na ciele stałym - mówi profesor Alexander Albrecht. Uczony pracuje w grupie profesora Mansoora Sheika-Bahae, gdzie wspólnie z kolegami rozwija technologię optycznego chłodzenia. Naukowcy z Nowego Meksyku wykorzystują laser do chłodzenia specjalnego kryształu, kóry można następnie przymocować do urządzeń wymagających kontrolowanych niskich temperatur. Takimi urządzeniami są np. czujniki podczerwieni w satelitach, a olbrzymią zaletą technologii rozwijanej przez grupę Sheika-Bahae jest fakt, że nie wykorzystuje ona ruchomych części. Obecnie wszystkie systemy chłodzące mają jakieś ruchome części. Najczęściej wykorzystują przepływającą ciecz, co wywołuje wibracje mogące negatywnie wpływać na precyzję i rozdzielczość urządzenia. W chłodzeniu optycznym można osiągnąć niskie temperatury bez powodowania wibracji i wykorzystywania ruchomych części, dzięki czemu technologia ta nadaje się do wielu różnych zastosowań - mówi Aram Gragossian, jeden z badaczy z laboratorium Sheika-Bahae.

Grupa z University of New Mexico we współpracy z naukowcami z Los Alamos National Laboratory osiągnęła najniższą temperaturę, jaką dotychczas udało się uzyskać za pomocą podobnej techniki. Wspomniany kryształ schłodzono do 91 kelwinów (-182,15 stopni Celsjusza). Dotychczas tak niską temperaturę można było uzyskać stosując ciekły azot lub hel.

Ostatnie osiągnięcie to efekt 20 lat badań nad chłodzeniem za pomocą laserów. W 1995 roku naukowcy z Los Alamos National Laboratory schłodzili za ich pomocą ciało stałe o 1 stopień. Badania nad laserami i kryształami pozwoliły na znacznie poprawienie tego wyniku. Sheik-Bahae i jego zespół nie spoczywają jednak na laurach. Nadal rozwijają swoją technologię i mają nadzieję, że w niedalekiej przyszłości będą w stanie jeszcze bardziej schładzać kryształy. Ich prace zapewne ulegną przyspieszeniu po wybudowaniu na uniwersyteckim kampusie PAIS (Physics, Astronomy & Interdisciplinary Science). Będzie to supernowoczesne centrum badawczo-edukacyjne, które pomieści liczne laboratoria i sale wykładowe. Będzie w nim pracowało wiele różnych zespołów naukowych. Budynki naszego obecnego laboratorium powstały w latach 50. ubiegłego wieku, a ich forma i wielkość znacząco ograniczają nasze możliwości. Nie ma w nich miejsca na wiele narzędzi, których potrzebujemy - mówi Albrecht. Badania z dziedziny optyki i fotoniki wymagają specjalnie przystosowanych pomieszczeń o kontrolowanej temperaturze i czystości. Obecnie naukowcy za każdym razem muszą wykonywać dodatkowe pomiary, by upewnić się, że w miejscu pracy nie ma zbyt dużo kurzu, muszą chronić w specjalny sposób swoje urządzenia i dbać o ich czystość. W laboratorium budowanym z myślą o takich eksperymentach, jakie prowadzimy, nie ma potrzeby wykonywania dodatkowych pomiarów - stwierdzają uczeni. Pieniądze na budowę PAIS mają pochodzić z emisji stanowych obligacji. Obywatele Nowego Meksyku będą w listopadzie głosowali nad wyrażeniem zgody na ich emisję. Jeśli się zgodzą, PAIS powstanie do roku 2019.

laser kryształ chłodzenie temperatura kriogeniczna