Новый феномен: свет испаряет воду без нагрева

Забудьте на минутку то, что вам говорили на уроках природоведения. Что, если я скажу вам, что воду можно заставить испаряться без нагрева? Да, вы не ослышались: группа исследователей из MIT обнаружила, что обычный свет — не его тепловая составляющая, а сами фотоны — может заставлять молекулы воды улетучиваться с поверхности, и делает он это даже эффективнее, чем привычное нам тепло. Просто светит — и вода исчезает.

Прямо сейчас в школьных учебниках по физике тихо плачет целая глава.

Давайте вспомним классику: испарение — это когда молекулы воды у поверхности набирают достаточную энергию, чтобы сорваться в свободный полёт и стать паром. Источник этой энергии? Почти всегда — тепло. Солнышко греет лужу, вода потихоньку становится невидимым паром. Всё просто и предсказуемо. По крайней мере, так казалось до недавнего времени.

Но последние годы в научных кругах назревал скандал. В самых разных экспериментах вода упорно испарялась быстрее, чем позволяли законы термодинамики при данном количестве подводимого тепла. Раз за разом учёные фиксировали этот странный «перерасход». Вода куда-то исчезала, словно бы у неё был свой, секретный источник энергии.

И вот команда из Массачусетса решила докопаться до сути. Первые же простые опыты навели их на мысль, которая звучит почти как ересь: а что, если главный виновник — не тепло, а свет как таковой?

Когда фотоны играют в бильярд с молекулами

Новый феномен: свет испаряет воду без нагрева

Чтобы проверить эту дерзкую идею, учёные поставили изящный эксперимент. Они взяли гидрогель (это такая водонаполненная губка) и положили его на весы в закрытой камере. Затем они начали облучать его светом разного цвета, тщательно отсекая любое, даже малейшее, тепловое воздействие. Лампы экранировали, температуру контролировали — всё, чтобы в системе работал только свет.

Результат поверг всех в изумление. Вода испарялась с невероятной скоростью, многократно превышающей теоретический предел для имеющейся температуры! Причём эффективность этого процесса зависела от цвета света. Максимальный эффект наблюдался в зелёной части спектра — в диапазоне от 500 до 560 нанометров. Зелёный свет заставлял воду «таять» на глазах. Почему именно зелёный? Это пока одна из главных загадок.

Для чистоты эксперимента учёные затем повторили его в полной темноте, нагревая гидрогель электричеством до точно таких же температур, которые достигались при облучении светом. Результат был предсказуем и скучен: скорость испарения строго соответствовала температурным рамкам и была намного ниже, чем при световом воздействии. Дело было точно не в тепле.

Этот феномен исследователи окрестили «фотомолекулярным эффектом». Их гипотеза? Фотоны света могут напрямую «раскалывать» целые скопления (кластеры) молекул воды у поверхности, буквально выбивая их в воздух. И хотя пока это явление зафиксировано только в лаборатории, авторы полагают, что оно может тихо работать и в природе — где-нибудь в залитых солнцем облаках или на гребнях морских волн. Представляете, сколько процессов нам ещё предстоит переосмыслить?