科技日报北京5月28日电(记者刘霞)据美国兴趣科学网站27日报导,量子核算和地理研讨方面的试验一般要在挨近绝对零度环境下进行,才能使最灵敏的仪器免受温度改变等要素搅扰,这种温度被称为“极寒”(BigChill)。但现在用来完成此类温度的制冷设备贵重且低效。
现在,美国国家标准与技能研讨所(NIST)科学家研制出一种新式制冷机,将完成“极寒”温度的速度提高了1.7—3.5倍。这一效果不只有望节省很多能耗,并且能促进量子技能的开展。相关论文发表于最新一期《天然通讯》杂志。
传统家用冰箱经过蒸腾和冷凝进程作业,驱动液体制冷剂经过一种名为“蒸腾器盘管”的特别低压管道。制冷剂蒸腾时会吸收热量,冷却冰箱内部,然后蒸腾的冷却剂经过压缩机再变回液体。脉冲管制冷机(PTR)也是经过相似进程,但运用氦气获得了更好的吸热才能。
科学家运用PTR制冷已有40多年。但NIST科学家指出,这种制冷机功率低下,仅在根本温度(一般挨近4开尔文)下才可以获得最佳功能。完成“极寒”温度会耗费很多能量,并且需求很长时刻。
在最新研讨中,NIST团队发现,调整压缩机和制冷设备的规划,能大大的提高PTR内氦气的运用功率。他们的规划的详细计划包含一个阀门,当温度下降时,该阀门会缩短,避免氦气糟蹋。成果显现,改善后PTR完成“极寒”温度的速度提高了1.7—3.5倍。
研讨人员指出,这种制冷机每年能节省2700万瓦的电力,使全球能耗费用减缩3000万美元,还能使“低温地下稀有事情观测站”(CUORE)的试验耗时至少缩短一周。CUORE坐落意大利,用于寻觅稀有事情,如现在仅理论证明的放射性衰变方式。为了让试验设备得到更精确成果,布景搅扰有必要尽可能小。此外,因为量子比特十分灵敏,需求将它们尽可能地与环境搅扰阻隔,因而新式制冷机也有助加速量子核算范畴的立异。