Тред №55468

Асфальт плавится под солнцем.... Кто из нас не обгорал на пляже и не заклеивал клочком газеты
свой облупленный нос?

Разве не парадоксально, что если светить лазером по  твердому телу, то можно его охладить?
На это было указано впервые в 1929 г. очень известным оптиком П.Принсхаймом, а настоящая
теория была сделана в 1946 г. не кем-нибудь, а Львом Ландау. И в 2002 г. явление  было наблюдено
экспериментально в Лос-Аламосе.

Так как же оно тикает?

Возьмите листок бумаги и начертите три горизонтальных линии: парочку близких внизу и третью
наверху. Получилась нужная нам схема уровней "атома": А1 нижний уровень, А2 чуток повыше,  
и возбужденный уровень В . Такие дублеты А1-А2 реализуются, например, за счет т.н. сверхтонкого
взаимодействия магнитного момента электрона с магнитным моментом ядра.

При "комнатной" температуре уровни А1 и А2 почти одинаково заселены. Если образец засунуть в
жидкий гелий, то атомов с электроном в нижнем состоянии А1 будет намного больше чем в состоянии
А2 с чуток бОльшей энергией. По законам термодинамики верно и обратное: если все атомы в
состоянии А1, то тело "на ощупь" будет холодным. Вот и решение задачи: надо загнать все
атомы в состояние А1. А они не очень-то этого хотят....

Частота Е1 оптического перехода из возбужденного состояния В в А1 будет выше, чем частота Е2
перехода из В в А2.  Вероятность перехода есть высокая --- обычно куб --- степень частоты
перехода. Так что возбужденные атомы заселяют А2 реже, но только микроскопически реже.
А мы хотим все атомы посадить в А1. Сразу, не по частям. Всю сумку инкассатора, а не копейками.

Будем светить на образец лазером с частотой строго равной частоте Е2. У такого лазера с очень
узкой линией не хватает энергии, чтобы закинуть атом из состояния А1 в возбужденное В. А из с
остояния А2 пожалуйста. Так что, хотя состояние В и продолжает упрямо излучать фотоны с
частотой Е2 и сваливаться в А2, мы нашим лазером продолжаем упрямо отсылать их обратно в В.
А вот "полезные" переходы из Б в А1 наш лазер никак не трогает. В конце концов, в зависимости
от мощи лазера, установится макроскопичеки маленькая равновесная заселенность уровня А2.
Которая будет отвечать температуре много меньше комнатной. Для любителей научных теорем:
мы "обманули" термодинамику, так как наш образец в лазерном поле не является термодинамически
замкнутой системой.

Красиво, не так ли?

Знатоки термодинамики могли бы заметить, что при таком охлаждении энтропия образца уменьшается.
Ужос! Ужос? Ландау разобрался именно в этом, и показал, что энтропия "утекает" в рассеянный
свет и общий рост энтропии имеет место быть, как и положено.


Для желающих уточнить мое изложение для пешеходов даю ссылку:

http://www.nature.co…500a0.html