Sistem Helium Superfluida China Mencapai Pendinginan Kilowatt pada 2 Kelvin

Pada sekitar minus 271 derajat Celsius, hanya dua derajat di atas nol absolut, helium berhenti berperilaku seperti cairan biasa. Ia menjadi superfluida: viskositas nol, konduksi panas sangat tinggi, mampu merayap melalui celah tersempit. Keadaan aneh itu persis yang dibutuhkan beberapa mesin ilmiah paling menuntut di dunia agar tetap dingin.

Institut Teknik Fisika dan Kimia, bagian dari Akademi Ilmu Pengetahuan China, mengumumkan bahwa kompresor dingin berdaya tinggi yang dikembangkan secara mandiri telah lulus uji kinerja setelah beberapa putaran pengujian suhu rendah. Dipasang pada sistem helium superfluida, ia mencapai pendinginan tingkat kilowatt dalam kisaran 2 Kelvin untuk pertama kalinya di China, menjadikannya sistem helium superfluida buatan dalam negeri berkapasitas terbesar hingga saat ini.

Bagi sebagian besar pembaca, 2 Kelvin adalah abstraksi. Dalam praktiknya, itu adalah ambang yang memisahkan laboratorium dari fasilitas besar. Magnet akselerator superkonduktor, perangkat fusi, dan sumber cahaya sinkrotron canggih semuanya bergantung pada menjaga komponen tetap sangat dingin, karena hambatan listrik hilang dan medan magnet dapat dipertahankan tanpa panas buang.

Bagian sulitnya bukan mencapai suhu ekstrem sekali. Ini tentang menghilangkan panas secara terus-menerus, dalam skala besar, tanpa getaran atau ketidakstabilan yang akan mengganggu eksperimen halus. Kompresor dingin berada di jantung loop itu. Membangunnya di dalam negeri penting karena mesin-mesin ini lama diperoleh dari sejumlah kecil pemasok luar negeri, dengan waktu tunggu panjang dan sedikit ruang untuk kustomisasi.

Menurut tim, kompresor berjalan stabil di beberapa siklus pengujian sebelum lulus uji. Hasilnya bukan sekadar terobosan tunggal, melainkan sepotong infrastruktur pemungkin: opsi buatan China untuk tulang punggung kriogenik proyek sains besar di masa depan.

China sudah mengoperasikan dan sedang membangun beberapa fasilitas yang akan mendapat manfaat. Mesin riset fusi membutuhkan pabrik kriogenik besar untuk mendinginkan kumparan superkonduktor. Sumber cahaya dan akselerator partikel generasi berikutnya membutuhkan lingkungan 2 Kelvin yang stabil untuk menjalankan magnet dan rongga pada kinerja puncak. Masing-masing proyek ini mengonsumsi helium, daya, dan rekayasa presisi dalam skala industri.

Helium superfluida memiliki keunggulan lain: konduktivitas termalnya yang sangat besar memungkinkannya membawa panas dari peralatan yang tersusun rapat yang tidak dapat dijangkau pendinginan cair biasa. Itulah sebabnya ia muncul dalam desain magnet medan tinggi dan ruang simulasi antariksa.

Pengumuman itu tidak merinci fasilitas mana yang akan mengadopsi sistem baru ini terlebih dahulu, dan jadwal komersialnya masih belum jelas. Namun arahnya konsisten dengan dorongan yang lebih luas dalam kebijakan riset China: mengurangi ketergantungan pada peralatan suhu ultra-rendah impor, lalu menskalakannya untuk proyek nasional.

Bagi para ilmuwan, hasilnya bersifat praktis. Kriogenik yang lebih murah dan lebih tersedia menurunkan hambatan untuk membangun instrumen yang dulunya memerlukan impor seluruh rantai dingin. Bagi publik luas, ini adalah pengingat bahwa beberapa penelitian paling penting terjadi jauh dari berita utama, pada suhu di mana hampir tidak ada yang bergerak.