레이저를 사용하면 1초 미만의 시간에 원자의 온도를 100℃ 이상 낮출 수 있다.

전자레인지는 차갑게 식은 피자를 단 몇 분 만에 김이 모락모락 나게 만들어주고 냉장고에 넣어두었던 음식도 따뜻하게 데워준다. 이 같은 전자레인지로 인해 우리는 좀 더 손쉽게 음식을 만들어 먹을 수 있다.
전자레인지가 직접적인 열을 가하지 않고도 음식물의 온도를 높일 수 있는 것은 극초단파의 힘이다. 내부에서 쏘아지는 극초단파에 의해 음식물 속의 물과 지방분자가 열을 만들어내기 때문이다.

실제 물과 지방분자는 극초단파에 노출되면 빠른 속도로 흔들리며 열을 발생하게 된다. 이 열이 음식을 가열하게 되는 것이다. 수분과 지방성분이 전혀 없는 음식은 아무리 오랜 시간 전자레인지로 가열해도 따뜻해지지 않는 이유가 여기에 있다.

그렇다면 이 극초단파의 작용을 역으로 구현, 뜨거운 음식을 차갑게 식힐 수도 있을까. 매사추세츠 공과대학(MIT)의 극초단파 전문가인 데이비드 포자 교수에 따르면 극초단파 기술로는 더운 날씨에 녹아내린 아이스크림을 얼릴 수 없다.

극초단파는 근본적으로 가열만 가능하다는 게 그의 설명이다. 원자의 운동을 가속화시킬 수는 있지만 움직이고 있는 원자를 느리게 하지는 못한다는 것.

하지만 너무 실망할 필요는 없다. 사실 원자의 운동을 느리게 하는 기술은 이미 존재한다. 바로 레이저에 의해서다. 움직이고 있는 원자에 레이저를 쏘면 원자가 레이저의 광자를 흡수한 뒤 다시 배출하면서 거의 정지 상태에 가깝도록 운동성이 제거된다.

특히 다수의 레이저 빔을 한군데로 모으고 그곳에 원자를 놓아두면 모든 방향에서 원자의 움직임이 느려져 에너지를 잃고 냉각된다. 이렇게 1초 미만의 시간에 원자의 온도를 100℃이상 낮출 수 있다. 펄펄 끓는 물이 순식간에 차가워질 수 있는 것이다. 단지 이 방법으로 냉각효과를 얻으려면 단일 성분으로 이루어진 저밀도의 원자가스 속에서 실행해야 한다.

이에 따라 텍사스 대학의 물리학자인 마크 라이젠 박사는 가까운 시일 내에 레이저 냉각방식이 식품 냉각에 활용될 확률은 그리 높지 않다고 생각한다. 음식이 아닌 원자를 먹고 살 것이 아니라면 그렇다는 얘기다.


<파퓰러 사이언스>