據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站27日?qǐng)?bào)道，量子計(jì)算和天文研究方面的實(shí)驗(yàn)通常要在接近絕對(duì)零度環(huán)境下進(jìn)行，才能使最敏感的儀器免受溫度變化等因素干擾，這種溫度被稱為“極寒”（Big Chill）。但目前用來實(shí)現(xiàn)此類溫度的制冷設(shè)備昂貴且低效。
現(xiàn)在，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）科學(xué)家研制出一種新型制冷機(jī)，將實(shí)現(xiàn)“極寒”溫度的速度提升了1.7—3.5倍。這一成果不僅有望節(jié)省大量能耗，而且能促進(jìn)量子技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·通訊》雜志。
傳統(tǒng)家用冰箱通過蒸發(fā)和冷凝過程工作，驅(qū)動(dòng)液體制冷劑通過一種名為“蒸發(fā)器盤管”的特殊低壓管道。制冷劑蒸發(fā)時(shí)會(huì)吸收熱量，冷卻冰箱內(nèi)部，然后蒸發(fā)的冷卻劑通過壓縮機(jī)再變回液體。脈沖管制冷機(jī)（PTR）也是通過類似過程，但利用氦氣獲得了更好的吸熱能力。
科學(xué)家使用PTR制冷已有40多年。但NIST科學(xué)家指出，這種制冷機(jī)效率低下，僅在基本溫度（通常接近4開爾文）下才能獲得最佳性能。實(shí)現(xiàn)“極寒”溫度會(huì)消耗大量能量，而且需要很長(zhǎng)時(shí)間。
在最新研究中，NIST團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，調(diào)整壓縮機(jī)和制冷裝置的設(shè)計(jì)，可以提高PTR內(nèi)氦氣的使用效率。他們的設(shè)計(jì)方案包括一個(gè)閥門，當(dāng)溫度下降時(shí)，該閥門會(huì)收縮，防止氦氣浪費(fèi)。結(jié)果顯示，改進(jìn)后PTR實(shí)現(xiàn)“極寒”溫度的速度提高了1.7—3.5倍。
研究人員指出，這種制冷機(jī)每年可以節(jié)省2700萬瓦的電力，使全球能耗費(fèi)用縮減3000萬美元，還能使“低溫地下罕見事件觀測(cè)站”（CUORE）的實(shí)驗(yàn)耗時(shí)至少縮短一周。CUORE位于意大利，用于尋找罕見事件，如目前僅理論證實(shí)的放射性衰變形式。為了讓實(shí)驗(yàn)設(shè)施得到更準(zhǔn)確結(jié)果，背景干擾必須盡可能小。此外，由于量子比特非常敏感，需要將它們盡可能地與環(huán)境干擾隔離，因此新型制冷機(jī)也有助加快量子計(jì)算領(lǐng)域的創(chuàng)新。
據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站27日?qǐng)?bào)道，量子計(jì)算和天文研究方面的實(shí)驗(yàn)通常要在接近絕對(duì)零度環(huán)境下進(jìn)行，才能使最敏感的儀器免受溫度變化等因素干擾，這種溫度被稱為“極寒”（Big Chill）。但目前用來實(shí)現(xiàn)此類溫度的制冷設(shè)備昂貴且低效。
現(xiàn)在，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）科學(xué)家研制出一種新型制冷機(jī)，將實(shí)現(xiàn)“極寒”溫度的速度提升了1.7—3.5倍。這一成果不僅有望節(jié)省大量能耗，而且能促進(jìn)量子技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·通訊》雜志。
傳統(tǒng)家用冰箱通過蒸發(fā)和冷凝過程工作，驅(qū)動(dòng)液體制冷劑通過一種名為“蒸發(fā)器盤管”的特殊低壓管道。制冷劑蒸發(fā)時(shí)會(huì)吸收熱量，冷卻冰箱內(nèi)部，然后蒸發(fā)的冷卻劑通過壓縮機(jī)再變回液體。脈沖管制冷機(jī)（PTR）也是通過類似過程，但利用氦氣獲得了更好的吸熱能力。
科學(xué)家使用PTR制冷已有40多年。但NIST科學(xué)家指出，這種制冷機(jī)效率低下，僅在基本溫度（通常接近4開爾文）下才能獲得最佳性能。實(shí)現(xiàn)“極寒”溫度會(huì)消耗大量能量，而且需要很長(zhǎng)時(shí)間。
在最新研究中，NIST團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，調(diào)整壓縮機(jī)和制冷裝置的設(shè)計(jì)，可以提高PTR內(nèi)氦氣的使用效率。他們的設(shè)計(jì)方案包括一個(gè)閥門，當(dāng)溫度下降時(shí)，該閥門會(huì)收縮，防止氦氣浪費(fèi)。結(jié)果顯示，改進(jìn)后PTR實(shí)現(xiàn)“極寒”溫度的速度提高了1.7—3.5倍。
研究人員指出，這種制冷機(jī)每年可以節(jié)省2700萬瓦的電力，使全球能耗費(fèi)用縮減3000萬美元，還能使“低溫地下罕見事件觀測(cè)站”（CUORE）的實(shí)驗(yàn)耗時(shí)至少縮短一周。CUORE位于意大利，用于尋找罕見事件，如目前僅理論證實(shí)的放射性衰變形式。為了讓實(shí)驗(yàn)設(shè)施得到更準(zhǔn)確結(jié)果，背景干擾必須盡可能小。此外，由于量子比特非常敏感，需要將它們盡可能地與環(huán)境干擾隔離，因此新型制冷機(jī)也有助加快量子計(jì)算領(lǐng)域的創(chuàng)新。
本文鏈接：新型制冷機(jī)可高效實(shí)現(xiàn)“極寒”溫度http://m.sq15.cn/show-2-6399-0.html
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