Sistema de hélio superfluido da China atinge resfriamento de quilowatts a 2 kelvins
A aproximadamente menos 271 graus Celsius, apenas dois graus acima do zero absoluto, o hélio deixa de se comportar como um líquido comum. Ele se torna um superfluido: viscosidade zero, condutividade térmica extremamente alta, capaz de se infiltrar pelas fendas mais estreitas. Esse estado estranho é exatamente o que algumas das máquinas científicas mais exigentes do mundo precisam para se manterem frias.
O Instituto Técnico de Física e Química, parte da Academia Chinesa de Ciências, anunciou que seu compressor frio de alta potência desenvolvido de forma independente passou pela aceitação de desempenho após várias rodadas de testes em baixa temperatura. Instalado em um sistema de hélio superfluido, alcançou pela primeira vez na China um resfriamento de nível quilowatt na faixa de 2 kelvins, tornando-se o sistema de hélio superfluido de fabricação nacional de maior capacidade até o momento.
Para a maioria dos leitores, 2 kelvins é uma abstração. Na prática, é um limiar que separa laboratórios de grandes instalações. Ímãs supercondutores de aceleradores, dispositivos de fusão e fontes de luz síncrotron avançadas dependem de manter os componentes no fundo do frio, porque a resistência elétrica desaparece e os campos magnéticos podem ser sustentados sem calor residual.
A parte difícil não é atingir o frio extremo uma vez. É remover calor continuamente, em escala, sem vibração ou instabilidade que perturbem experimentos delicados. O compressor frio fica no coração desse ciclo. Construí-lo nacionalmente importa porque essas máquinas foram por muito tempo adquiridas de um pequeno número de fornecedores estrangeiros, com longos prazos de entrega e pouca margem para personalização.
Segundo a equipe, o compressor operou de forma estável ao longo de múltiplos ciclos de teste antes de passar na aceitação. O resultado é menos um avanço único do que uma peça de infraestrutura habilitadora: uma opção de fabricação chinesa para a espinha dorsal criogênica de futuros projetos de grande ciência.
A China já opera e está construindo várias instalações que se beneficiariam. Máquinas de pesquisa em fusão precisam de enormes plantas criogênicas para resfriar bobinas supercondutoras. Fontes de luz e aceleradores de partículas de próxima geração precisam de ambientes estáveis de 2 kelvins para operar ímãs e cavidades em desempenho máximo. Cada um desses projetos consome hélio, energia e engenharia de precisão em escala industrial.
O hélio superfluido tem outra vantagem: sua enorme condutividade térmica permite remover calor de equipamentos densamente compactados que o resfriamento líquido comum não conseguiria alcançar. É por isso que ele aparece tanto em projetos de ímãs de alto campo quanto em câmaras de simulação espacial.
O anúncio não especificou quais instalações adotarão o novo sistema primeiro, e os prazos comerciais permanecem incertos. Mas a direção é consistente com um impulso mais amplo na política de pesquisa chinesa: reduzir a dependência de equipamentos de ultrabaixa temperatura importados e, em seguida, escalá-los para projetos nacionais.
Para os cientistas, o benefício é prático. Uma criogenia mais barata e mais disponível reduz a barreira para construir instrumentos que antes exigiam a importação de toda uma cadeia de frio. Para o público em geral, é um lembrete de que algumas das pesquisas mais consequentes acontecem longe das manchetes, a temperaturas onde quase nada se move.