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Frontiers in refrigeration and cooling: how to obtain and sustain ultralow temperatures beyond nature's ambience

2000; Elsevier BV; Volume: 23; Issue: 8 Linguagem: Francês

10.1016/s0140-7007(00)00010-4

1879-2081

Reinhard König,

Advanced Chemical Physics Studies

The investigation of matter at very low temperatures close to absolute zero is a powerful and important subject as it provides the unique possibility for studying physical properties, e.g. phase transitions, in an environment where most of the unavoidable disturbances present at higher temperatures are almost completely frozen out. In particular, the improvement of the standard cooling techniques for mK- and μK temperatures, i.e. 3He–4He dilution refrigeration and adiabatic nuclear refrigeration, respectively, opens up a temperature range for the study of liquid and solid matter several orders of magnitude below the minimum temperature existing in nature (background temperature of the universe, ∼2.7 K). In this paper, some important contributions obtained at the ultralow temperature facility at the University of Bayreuth will be discussed: (1) the achievement of a minimum electronic temperature of Tel=1.5 μK by adiabatic nuclear refrigeration of platinum, (2) the progress in improving the thermal coupling between different materials at low temperatures, and (3) recent developments in low temperature thermometry. L'étude de la matière à de très basses températures proches du zéro absolu est importante, car elle représente une opportunité pour l'étude des propriétés physiques, par exemple les transitions de phase, dans un environnement dans lequel les perturbations rencontrées à des températures plus élevées ont été éliminée par la congélation. En particulier, l'amélioration des techniques de refroidissement habituelles utilisées afin d'obtenir des températures mK et μK, c'est-à-dire les techniques de dilution 3He-4He et adiabatique nucléaire respectivement, rend possible l'étude de la matière liquide et solide dans une gamme de températures de plusieurs ordres en dessous de la température la plus basse présente dans la nature (température de fond de l'univers ∼2,7 K). Dans cette communication, on présente plusieurs contributions importantes issues du département des études sur les très basses températures à l'Université de Bayreuth : 1) l'obtention d'une température minimale électronique de Tel = 1,5 μK grâce au refroidissement par la technique du froid adiabatique nucléaire du platine ; 2) des progrès dans le domaine de l'amélioration du couplage thermique à basse température de divers matériaux ; et 3) les développements récents dans le domaine de la thermométrie à basse température.