Los físicos han encontrado una forma sorprendentemente sencilla de crear refrigeradores criogénicos que alcanzan temperaturas cercanas al cero absoluto 3,5 veces más rápido y utilizan un 71% menos de energía que los dispositivos actuales. Esta es una gran noticia para cualquier cosa que requiera temperaturas muy bajas.
El enfriamiento criogénico tiene una sorprendente cantidad de aplicaciones prácticas. Se utiliza para conservar tejidos, óvulos, espermatozoides e incluso embriones. Permite el funcionamiento de tomógrafos computacionales, así como potentes aceleradores de partículas elementales del CERN y algunos sistemas de gravedad magnética. Tiene cientos de aplicaciones de ingeniería, proporciona al Telescopio Espacial James Webb su notable capacidad para sondear las profundidades del espacio y algún día puede ser la clave para hacer realidad la energía de fusión o las computadoras cuánticas.
A temperaturas extremadamente bajas, comienzan a operar extrañas leyes físicas. La superconductividad, por ejemplo, permite que la corriente eléctrica pase a través de ciertos materiales con resistencia cero. La superfluidez permite que ciertos líquidos, como el helio, fluyan sin ninguna viscosidad, momento en el que parecen empezar a ignorar las reglas normales y trepar por las paredes de los contenedores.
A medida que nos acercamos al cero absoluto, los fenómenos cuánticos pueden ralentizarse hasta el punto en que podemos utilizarlos, y se empiezan a producir condensados de Bose-Einstein, en los que grupos de átomos dejan de actuar como objetos separados, se unen y se sincronizan en uno solo. estado cuántico para comenzar a actuar como “superátomos”.
Pero uno de los problemas de trabajar cerca del cero absoluto es que llegar allí es caro y lleva mucho tiempo. Durante más de 40 años, el refrigerador de tubo de pulso (PTR) ha sido la tecnología principal para alcanzar temperaturas de 4 ºK (-452 ºF, -269 ºC), o cuatro grados sobre el cero absoluto. Es un dispositivo sorprendentemente simple que funciona según el mismo principio que el refrigerador de la cocina.
El PTR utiliza un gas que se comprime y, cuando se expande, quita calor. Sin embargo, en lugar de freón o isobutano, el PTR funciona con helio, lo que le permite enfriar cosas hasta los límites teóricos de la física. Funciona, pero se necesitan varios días y mucha energía para lograr el frescor deseado.
El investigador del NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología), Ryan Snodgrass, y su equipo estudiaron cómo funciona el PTR para descubrir cómo hacerlo más eficiente. Descubrieron que esto requería una solución sorprendentemente sencilla. El equipo vio que el PTR funcionaba muy bien a temperaturas cercanas al cero absoluto, pero a temperatura ambiente, donde debería comenzar el enfriamiento, fue un fracaso en términos de eficiencia.
Vieron que a temperaturas más altas, el gas helio estaba bajo una presión tan alta que, en lugar de enfriarse, seguía bombeándose hacia la válvula de alivio. Al intercambiar las conexiones mecánicas entre el compresor y el refrigerador, y luego ajustar las válvulas para que estuvieran completamente abiertas al comienzo del proceso y se cerraran gradualmente a medida que se enfriaban, pudieron lograr un nivel mucho mayor de eficiencia y enfriar las cosas. bajar la mitad o un cuarto más rápido, y eso es todo, sin desperdiciar el preciado helio.
Según el equipo, si se pudiera llevar al mercado un prototipo del nuevo refrigerador para reemplazar el equipo existente, se ahorrarían 27 millones de vatios de electricidad al año, 30 millones de dólares a nivel mundial y suficiente agua de refrigeración para llenar 5.000 piscinas olímpicas. Esto podría cambiar significativamente la relación costo-beneficio de toda una gama de tecnologías ultrabajas.
Aquí te dejamos una lista de noticias que también vas a querer leer :