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研究人员发现了一种令人惊讶的简单方法来制造低温冷却器 低温冷却的实际应用数量惊人。它被用来保存组织、卵子、精子甚至胚胎。它使 CAT 扫描仪、欧洲核子研究中心的大型粒子加速器和某些磁悬浮系统成为可能。它有数以百计的工程应用,为詹姆斯-韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)提供了探测太空深处的非凡能力,也许有一天会成为实现核聚变动力或量子计算机的关键。在超低温条件下,一些奇怪的物理学原理开始发挥作用。例如,超导性允许电流以零电阻通过某些材料。超流动性允许某些液体(如氦气)在没有任何粘度的情况下流动,此时它似乎开始无视正常规则,爬上并越过容器的边沿。接近绝对零度时,量子现象会减慢到我们可以实际利用它们的程度,可以开始得到玻色-爱因斯坦凝聚体,在这种凝聚体中,原子团不再像个体那样行动,而是聚集在一起,并同步进入相同的量子态,开始像'超级原子'那样行动。但在绝对零度附近工作的一个问题是,达到这一温度既昂贵又耗时。40 多年来,脉冲管冰箱(PTR)一直是达到 4 ºK (-452 ºF, -269 ºC) 或绝对零度以上四度温度的首选技术。它是一种简单得令人惊讶的机器,工作原理与厨房里的冰箱大致相同。PTR 使用的是压缩气体,气体膨胀时会产生热量。不过,PTR 使用的不是氟利昂或异丁烷,而是氦气这使它能够将物体冷却到物理学的理论极限。它可以工作,但要达到理想的冷却效果,需要花费数天时间和大量能源。美国国家标准与技术研究院(NIST)研究员瑞安-斯诺德格拉斯(Ryan Snodgrass)和他的团队研究了 PTR 的工作原理,试图找出提高其效率的方法。他们发现,所需要的是一个令人惊讶的简单修复方法。研究小组发现,PTR 在接近绝对零度的温度下工作得非常好,但在室温下,也就是必须开始冷却的温度下,它的效率却很低。他们发现,在较高温度下,氦气的压力非常高,以至于氦气一直被分流到溢流阀中,而没有起到任何冷却作用。通过调换压缩机和冰箱之间的机械连接,然后调整阀门,使其在流程开始时处于大开状态,并在冷却过程中逐渐关闭,他们可以实现更高的效率,并将冷却速度提高一半到四分之一,而这一切都不会浪费宝贵的氦气。据该研究小组称,如果新型冰箱的原型能够投放市场,取代现有设备,那么每年可节省 2700 万瓦特的电能,为全球节约 3000 万美元的电费,以及足够填满 5000 个奥林匹克游泳池的冷却水。这将大大改变一系列超冷技术的成本/效益等式。这项研究发表在《自然通讯》上。 ... PC版: 手机版:

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