ニューハンプシャー州で最も寒い場所の 1 つは、この UNH 研究所内にあります

私が研究室でファビアン・キスラットに会ったのは、7 月の暖かい日でした。 実験天体物理学者であり、ニューハンプシャー大学の教授でもあるキスラット氏は、Tシャツにショートパンツという夏の天候に合わせた服装をしている。

しかし、私がここに来たのは、ほとんどありえないほど冷たいものを見るためです。 希釈冷凍機と呼ばれるもの。

それは研究室の一面を占めています。内部には、水冷クーラーよりもそれほど大きくない、金色のプレートとコイルが迷路のように並んでいる銀色のラックが吊り下げられています。

それは、3 階建ての精巧なスチームパンク ドールハウスのように、未来的であると同時に古風にも見えます。

今日は冷蔵庫が止まっているので中が見えます。 しかし、点灯するとかなり寒くなります。 マーケットバスケットのオープン冷凍庫セクションよりも寒いです。 冬のライビーチで泳ぐよりも寒いです。 2月のワシントン山の頂上よりもさらに寒い。

「絶対零度の 100 分の 1 度未満、つまり理論上到達可能な最低温度です」とキスラット氏は説明します。

それは華氏マイナス460度くらいです。

そして、この冷蔵庫は非常に寒いことに加えて、キスラットに非常に素晴らしいことを可能にします。それは、巨大な星が死ぬときに形成される元素を研究することです。

「私が本当に興味があるのは、全世界、宇宙を構成する元素がどのように構成されているのか、超新星爆発でどのように形成されるのかを研究することです」と彼は言います。 「そのためには超新星爆発を観測する必要があります。 そのために私たちはガンマ線を使用しています。」

彼は、ガンマ線のエネルギーを非常に正確に測定できる特別な検出器を使って研究しています。 非常に低温で電気の超伝導体になる材料で作られているため、動作するには極度の低温が必要です。

「ガンマ線が検出器に当たると、ガンマ線のエネルギーが熱に変換され、その装置が少しだけ加熱され、超電導から常電導への転移に沿って進みます」と彼は言います。

それが複雑に聞こえるかもしれませんが、心配しないでください。 しかし、この寒さ、つまり絶対零度の寒さになるまでに何が必要かということは、もう少しよく知られています。

キスラット氏によると、希釈冷蔵庫は私たちのキッチン用冷蔵庫とほぼ同じプロセスを使用しているという。 これは相転移と呼ばれる考え方に基づいています。 彼はそれをレモネードのように考えることができると言います。

「レモネードに氷を入れても、すぐに溶けたり、レモネードがすぐに凍ったりするわけではありません。 しかし、私たちは彼らが同じ温度に到達しようとしていることを知っています」と彼は言います。

角氷は、レモネード自体の熱を利用して融解（段階の移行）してレモネードを冷却します。 通常の冷蔵庫も同様のプロセスを採用しており、冷蔵庫内の熱を利用して液体を蒸発させます。 これは Kislat の黄金のスチームパンク マシンと同じアイデアですが、2 種類のヘリウムを使用します。

「ヘリウム 4 はパーティーの風船に入れる通常のヘリウムで、ヘリウム 3 は自然界には存在しません」と彼は言います。

2 種類のヘリウムを適切に混合すると、2 つの相に分離します。 相転移のプロセスには冷蔵庫の内部からの熱が使用されます。 そうするとこんなに寒くなるんですね。

冷蔵庫を動かすためには、白い缶のような真空容器で冷蔵庫を覆う必要があります。 この温度では、ヘリウムを除く地球上のすべての既知の元素はすべて凍結して固体になります。 そして、手足を冷蔵庫の外に置かないことが重要です。

「なんとか触ってしまえば、どんなものでも凍って固まってしまうでしょう。 空気は凍って固体になるでしょう」とキスラット氏は言う。

しかし、機械の電源が入っているとき、外側はまだ室温です。

「寒さを感じることは決してありません」と彼は言います。 「そして、それはおそらく良いことなのです。」

最終的に、キスラットの目標は、ガンマ線検出器を宇宙に送ることです。 希釈冷蔵庫が動作するには重力が必要なので、地球上に留まることになります。 しかしキスラット氏は、探知機を冷却状態に保つことができる機械は他にもあると言う。