
九游體育官方研究人員發(fā)現(xiàn)了一種令人驚訝的簡單方法來制造低溫冷卻器,這種冷卻器達到接近絕對零度的速度比目前的設備快3.5倍,或者節(jié)省約71%的能源。這對任何需要極低溫度的東西來說都是個大新聞。
低溫冷卻有許多實際應用。它被用來保存組織、卵子、,甚至胚胎。它使CAT掃描儀以及歐洲核子研究中心的大規(guī)模粒子加速器和某些磁懸浮系統(tǒng)成為可能。它有數(shù)百種工程應用,為詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)提供了探測太空深處的非凡能力,也許有一天它會成為聚變能源或量子計算機成為現(xiàn)實的關(guān)鍵。
在超低溫下,一些奇怪的物理現(xiàn)象開始發(fā)揮作用。例如,超導性允許電流以零電阻通過某些材料。超流動性允許某些液體,如氦,在沒有任何粘度的情況下流動,在這一點上,它似乎開始忽視正常規(guī)則,向上爬過容器的側(cè)面。
在接近絕對零度時,量子現(xiàn)象可以減緩到我們可以真正利用它們的程度,你可以開始得到玻色-愛因斯坦凝聚體,在這種凝聚體中,原子群不再像個體一樣行動,聚集在一起,同步到相同的量子態(tài),開始像“超級原子”一樣行動。
但在絕對零度附近工作的一個問題是,到達那種程度既昂貴又耗時。40多年來,脈沖管冰箱(PTR)一直是達到4oK(-452oF, -269oC)或絕對零度以上4度的首選技術(shù)。這是一個非常簡單的機器,其工作原理與你廚九體育游網(wǎng)站房里的冰箱大致相同。
PTR使用一種被壓縮的氣體,當這種氣體膨脹時,它會釋放熱量。然而,PTR使用的不是氟利昂或異丁烷,而是氦氣,這使得它可以將物體冷卻到物理學的理論極限。它是有效的,但要達到理想的冷卻溫度需要花費幾天的時間和大量的精力。
NIST(美國國家標準與技術(shù)研究所)的研究員瑞安·斯諾德格拉斯(Ryan Snodgrass)和他的團隊所做的是研究PTR是如何工作的,以找出如何使其更有效。他們發(fā)現(xiàn),所需要的只是一個令人驚訝的簡單修復。研究小組發(fā)現(xiàn),PTR在接近絕對零度的溫度下工作得很好,但在必須開始冷卻的室溫下,就效率而言,它就像個半吊子。

他們發(fā)現(xiàn),在更高的溫度下,氦氣處于如此高的壓力下,以至于它一直被分流到一個安全閥中,而不是進行任何冷卻。通過交換壓縮機和冰箱之間的機械連接,然后調(diào)整閥門,使它們在冷卻過程開始時大開,在冷卻過程中逐漸關(guān)閉,他們可以達到更高的效率,更快地冷卻一半到四分之一 —— 所有這些都不會浪費寶貴的氦氣。
據(jù)該團隊稱,如果這種新型冰箱的原型機可以推向市場,以取代現(xiàn)有的設備,每年將節(jié)省2700萬瓦的電力,全球電力節(jié)省3000萬美元,以及足夠填滿5000個奧林匹克游泳池的冷卻水。這將極大地改變一系列超冷技術(shù)的成本/收益等式。
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