Modificando un frigorifero comunemente utilizzato sia nella ricerca che nell'industria, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno ridotto drasticamente il tempo e l'energia necessari per raffreddare i materiali fino a pochi gradi sopra lo zero assoluto.
Gli scienziati affermano che il loro prototipo di dispositivo, che stanno ora lavorando per commercializzare con un partner industriale, potrebbe far risparmiare annualmente circa 27 milioni di watt di energia, 30 milioni di dollari nel consumo globale di elettricità e abbastanza acqua di raffreddamento per riempire 5.000 piscine olimpiche. /P>
Dalla stabilizzazione dei qubit (l'unità di base delle informazioni in un computer quantistico) al mantenimento delle proprietà superconduttrici dei materiali e al mantenimento della temperatura del telescopio spaziale James Webb della NASA da poter osservare i cieli, la refrigerazione ultrafredda è essenziale per il funzionamento di molti dispositivi e sensori. Per decenni, il frigorifero a tubi pulsati (PTR) è stato il dispositivo più utilizzato per raggiungere temperature fredde quanto il vuoto dello spazio.
Questi frigoriferi comprimono (riscaldano) ed espandono (raffreddano) ciclicamente il gas elio ad alta pressione per ottenere il “Grande Freddo”, sostanzialmente analogo al modo in cui un frigorifero domestico utilizza la trasformazione del freon da liquido a vapore per rimuovere il calore. Per più di 40 anni, il PTR ha dimostrato la sua affidabilità, ma è anche assetato di energia, poiché consuma più elettricità di qualsiasi altro componente di un esperimento a temperatura ultrabassa.
Quando il ricercatore del NIST Ryan Snodgrass e i suoi colleghi hanno esaminato più da vicino il frigorifero, hanno scoperto che i produttori avevano costruito il dispositivo in modo che fosse efficiente dal punto di vista energetico solo alla temperatura operativa finale di 4 Kelvin (K), o 4 gradi sopra lo zero assoluto. Il team ha scoperto che questi frigoriferi sono estremamente inefficienti a temperature più elevate, un grosso problema perché il processo di raffreddamento inizia a temperatura ambiente.