banner

Новости

May 30, 2023

Одно из самых холодных мест в Нью-Гэмпшире находится внутри лаборатории UNH.

В теплый июльский день я встречаю Фабиана Кислата в его лаборатории. Кислат, астрофизик-экспериментатор и профессор Университета Нью-Гэмпшира, одет по летней погоде: футболка, шорты.

Но я здесь, чтобы увидеть что-то почти невозможно холодное. Что-то, называемое холодильником для разбавления.

Он занимает одну сторону лаборатории: внутри подвешена серебряная стойка с лабиринтом золотых пластин и змеевиков, размером не намного больше кулера для воды.

Он выглядит одновременно футуристично и старомодно, как тщательно продуманный трехэтажный кукольный домик в стиле стимпанк.

Холодильник сегодня выключен, поэтому мы можем заглянуть внутрь. Но когда он включен, становится очень холодно. Холоднее, чем в открытой морозильной камере Market Basket. Холоднее, чем зимой на пляже Рай. Даже холоднее, чем на вершине горы Вашингтон в феврале.

«Менее 100 градуса выше абсолютного нуля — самая низкая температура, которая теоретически может быть достигнута», — объясняет Кислат.

Это около -460 градусов по Фаренгейту.

И помимо того, что этот холодильник очень холодный, он позволяет Кислату делать кое-что очень крутое: изучать элементы, образующиеся при гибели огромных звезд.

«Что меня действительно интересует, так это изучение того, как элементы, из которых состоит весь мир, Вселенная, как они формируются при взрывах сверхновых», — говорит он. «Для этого нам нужно наблюдать взрывы сверхновых. И для этого мы используем гамма-лучи».

Он работает со специальными детекторами, которые могут очень точно измерять энергию гамма-лучей. Для работы им приходится быть очень холодными, потому что они сделаны из материала, который становится сверхпроводником электричества при очень низких температурах.

«Когда гамма-лучи попадают в этот детектор, энергия гамма-лучей преобразуется в тепло, немного нагревая это устройство, переходя от сверхпроводимости к нормальной проводимости», — говорит он.

Если вам это кажется сложным, не волнуйтесь, это так. Но то, что нужно, чтобы достичь такой низкой температуры — абсолютного нуля — немного более знакомо.

Кислат говорит, что в холодильнике для разбавления используется почти тот же процесс, что и в наших кухонных холодильниках. Он основан на идее, называемой фазовым переходом. Он говорит, что вы можете думать об этом как о лимонаде.

«Если вы положите кубики льда в лимонад, они не растают сразу и не заморозят лимонад сразу. Но мы знаем, что они пытаются достичь одной и той же температуры», — говорит он.

Кубики льда охлаждают лимонад путем таяния (переходных фаз) с использованием тепла самого лимонада. В обычных холодильниках используется тот же процесс: жидкость испаряется за счет тепла изнутри холодильника. Это своего рода та же идея для золотой стимпанк-машины Кислата, но с использованием двух типов гелия.

«Гелий-четыре — это обычный гелий, который есть в воздушных шарах для вечеринок, и гелий-три, который не встречается в природе», — говорит он.

Правильно смешавшись, два вида гелия разделятся на две фазы. В процессе перехода фаз используется тепло изнутри холодильника. Вот почему становится так холодно.

Чтобы работать, холодильник должен быть накрыт вакуумным сосудом, похожим на белую банку. При таких температурах все — каждый известный элемент на Земле, кроме гелия — замерзает. И важно держать руки и ноги вне холодильника.

«Если вам каким-то образом удастся прикоснуться к нему, все просто замерзнет и превратится в твердое тело. Воздух замерзнет и превратится в твердое вещество», — говорит Кислат.

Но когда машина включена, снаружи все еще комнатная температура.

«Вы никогда не почувствуете, насколько холодно», — говорит он. — И это, наверное, хорошо.

В конце концов, цель Кислата — отправить свои детекторы гамма-излучения в космос. Холодильнику разбавления для работы необходима гравитация, чтобы он мог оставаться на Земле. Но Кислат говорит, что есть и другие машины, которые могут обеспечить охлаждение детекторов.

ДЕЛИТЬСЯ