من المعروف ان اطلاق اشعة الليزر على اي جسم يعمل على تسخينه ورفع درجة حرارته. لكن العلماء في جامعة واشنطن استخدموا الليزر لتبريد سائل وخفض درجة حرارته من درجة حرارة الغرفة إلى درجة قريبة من الصفر المطلق.
هذه هي اول مرة في تاريخ الليزر ان يتم تبريد الماء. مع العلم ان علماء في مختبر لوس الموس القومي قبل ٢٠ عاما قاموا بتبريد هدف من مادة صلبة حتى درجة حرارة 90 درجة مطلق اي 183 تحت الصفر وتمت التجربة في الفراغ.
قبل ان نوضح كيف تمت العلمية تجدر الاشارة إلى ان التبريد بالليزر له فوائد عديدة في البيولوجي حيث يتمكن العلماء من تبريد الخلايا وبالتالي ابطاء نشاطها الحيوي ليتسنى لهم مراقبته ورصده. اشعة التجمد قد تكون مناسبة لتبريد مناطق محددة في شرائح الكمبيوتر ايضا.
تتم عملية التبريد باستخدام بلورة نانوية من اليوتريوم والليثيوم والفلوريد yttrium lithium fluoride. قام العلماء بتطعيم بلورات نانوية بمقادير صغيرة من عنصر اليوتريوم. عندما يقوم اليوتريوم بامتصاص فوتون من الليزر يثار الكترون إلى مستوى طاقة اعلى. في العادة يعود الالكترون إلى مستوى طاقة ادنى ويحرر طاقة خلال فترة زمنية لا تتعدى النانو ثانية او حتى في حدود البيكو ثانية ويتحرر فوتون جديد في هذه العملية. لكن المستوى المثار في اليوتريوم يبقى مثارا لفترة زمنية اطول بكثير تصل إلى ميكرو ثانية اي اكبر بمليون مرة من ما يحدث في العلمية العادية.
يعطي الزمن الطويل نسبيا لليوتريوم وقتا كافيا ليمتص الطاقة الحرارية من السائل المحيط، وهذه الحرارة اكبر من الحرارة التي اعطاها الليزر للبلورة النانوية. عندما تشع المادة فوتون يحمل الفوتون الطاقة الاضافية التي امتصها. وفي النهاية تتحول حرارة السائل إلى ضوء مما يجعل السائل يتوهج.
اقل درجة حرارة تمكن العلماء من الوصول لها كانت 3 او 4 درجات مئوية وقد تمت التجربة على مقدار صغير من السائل – عبارة عن بضعة قطرات بين لوحين من الزجاج. وتبريد حجم اكبر يتطلب استخدام المزيد من البلورات، مع ليزر يسقط على هذه البلورات. وقدر العلماء ان ليزر بطاقة 1 وات قادر على الحصول على 2 ملي وات تبريد. وفي هذه الاثناء ليس بالامكان تبريد حجم دورق من الماء باستخدام شعاع مفرد من الليزر. ولكن يأمل العلماء من تطوير مواد بلورية نانوية اكثر كفاءة لتبريد الوسط بطريقة افضل، وفي هذه المرحلة اثبت الليزر انه يمكن ان يستخدم ايضا في التبريد وبعض العلماء يتكهن بامكانية صناعة اسلحة ليزر حربية تعمل على تجميد الطرف المعادي واطلق عليها اشعة التجمد freeze rays.
