L'Università di Tecnologia di Chemnitz avvia un nuovo impianto di liquefazione dell'elio

L'Università di Tecnologia di Chemnitz avvia un nuovo impianto di liquefazione dell'elio

Il 15 luglio 2025 è stato messo in funzione un nuovo impianto di liquefazione dell'elio presso l'Università di Tecnologia di Chemnitz. Questa struttura moderna sostituisce una struttura che ha più di 30 anni e segna un progresso significativo nella comunità di ricerca. L'elio liquido, che esiste a temperature fino a 4,15 Kelvin (meno 269 gradi Celsius), è un refrigerante essenziale per molti esperimenti scientifici.

Il nuovo sistema è stato installato dalla società Vorbuchner e utilizza la tecnologia avanzata del turbocompressore. Funziona a circuito chiuso e può produrre fino a 20 litri di elio liquido all'ora. Il processo di liquefazione prevede diverse fasi: prima l'elio viene compresso, poi raffreddato ed infine espanso nella fase finale. Ciò consente di escludere effetti dannosi durante l'esecuzione di esperimenti a temperature estremamente basse.

Applicazioni e importanza della liquefazione dell'elio

L'elio liquido è essenziale per molte applicazioni in fisica e chimica. Viene utilizzato, tra l'altro, nella microscopia a scansione di sonda e nella spettroscopia di risonanza magnetica nucleare. L'attenzione dell'Università di Tecnologia di Chemnitz è rivolta alla ricerca sui computer quantistici, che richiedono temperature di pochi millikelvin per svolgere in modo ottimale le loro funzioni. Queste condizioni criogeniche sono necessarie per sfruttare appieno gli effetti della meccanica quantistica.

Il processo di liquefazione dell’elio è tecnicamente impegnativo. L'elio deve essere raffreddato a temperature inferiori a -268,9 °C (4,2 K), con una valvola Joule-Thomson che svolge un ruolo chiave nel rilassare e raffreddare il gas elio. Questi processi sono ad alta intensità energetica e il costo della liquefazione è compreso tra 3 e 5 euro al litro, a seconda delle dimensioni e dell'efficienza dell'impianto.

Sfide e futuro della liquefazione dell'elio

La liquefazione dell’elio deve affrontare varie sfide. Questi includono l’elevato fabbisogno energetico e la difficoltà di maneggiare e immagazzinare l’elio. Un obiettivo chiave futuro è lo sviluppo di sistemi di riciclaggio migliorati e tecniche di isolamento avanzate per ridurre al minimo la perdita di elio.

Il nuovo impianto di liquefazione dell'elio presso l'Università Tecnica di Chemnitz non verrà utilizzato solo per scopi di ricerca, ma anche per scopi didattici. Ciò offre agli studenti l'opportunità di effettuare esperimenti in condizioni estreme, arricchendo la loro formazione in ingegneria della refrigerazione e criofisica.

In sintesi, la messa in servizio di questo moderno impianto di liquefazione dell’elio non solo ha migliorato le condizioni di ricerca presso l’Università di Tecnologia di Chemnitz, ma ha anche ampliato significativamente il potenziale delle tecnologie associate come l’informatica quantistica. L'investimento in tecnologie all'avanguardia dimostra l'impegno dell'università e dei suoi partner per l'ulteriore sviluppo del panorama scientifico e della ricerca.

Per ulteriori informazioni sulla liquefazione dell'elio e le sue applicazioni vedere studysmarter.de E itep.kit.edu.