Zero Kelvin: è il punto zero assoluto della temperatura. Poiché il calore è energia, il freddo significa meno energia, ma non può mai esserci energia negativa. Espresso nella scala di temperatura a cui siamo abituati, lo zero Kelvin corrisponde a -273,15 gradi Celsius: niente può essere più freddo di così. Alcuni ricercatori del PSI stanno conducendo esperimenti a bassa temperatura vicino a questo punto zero; altri stanno lavorando su metodi tecnici per abbassare la temperatura nel modo più efficiente possibile.
Campione di proteine
Cristalli di ghiaccio sono visibili all'estremità del braccio robotico sul portacampioni tubolare, che ha viaggiato orizzontalmente dal bordo destro dell'immagine fino a davanti all'anello luminoso: il robot recupera automaticamente i campioni di proteine da un bagno di azoto liquido refrigerante e li trasporta nella posizione dell'esperimento, che si trova di fronte al portacampioni come un ago. I cristalli di proteine vengono quindi irradiati con la luce a raggi X della sorgente di luce svizzera SLS. La struttura tridimensionale della proteina può essere calcolata dal modello di diffrazione. I ricercatori possono così conoscere l'architettura molecolare e quindi il funzionamento delle proteine. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Cristalli di ghiaccio sono visibili all'estremità del braccio robotico sul portacampioni tubolare, che ha viaggiato orizzontalmente dal bordo destro dell'immagine fino a davanti all'anello luminoso: il robot recupera automaticamente i campioni di proteine da un bagno di azoto liquido refrigerante e li trasporta nella posizione dell'esperimento, che si trova di fronte al portacampioni come un ago. I cristalli di proteine vengono quindi irradiati con la luce a raggi X della sorgente di luce svizzera SLS. La struttura tridimensionale della proteina può essere calcolata dal modello di diffrazione. I ricercatori possono così conoscere l'architettura molecolare e quindi il funzionamento delle proteine. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Atomi freddi
Una luce verdastra si diffonde dalla camera sperimentale priva di aria. All'interno ci sono atomi che devono essere raffreddati. La luce verde proviene da un laser e colpisce gli atomi in modo precisamente sincronizzato. Quando assorbono l'energia dei singoli pacchetti di luce, emettono immediatamente altra energia, rendendoli ogni volta ancora più freddi di prima. Il principio si chiama raffreddamento laser. Il principio si chiama raffreddamento laser e porta gli atomi vicino alla temperatura dello zero assoluto, pari a -273,15 gradi Celsius. Questo rende la loro natura quantistica rilevabile e analizzabile. In questo modo, il Centro per la scienza dei fotoni sta acquisendo nuove conoscenze nel campo di ricerca della meccanica quantistica. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Una luce verdastra si diffonde dalla camera sperimentale priva di aria. All'interno ci sono atomi che devono essere raffreddati. La luce verde proviene da un laser e colpisce gli atomi in modo precisamente sincronizzato. Quando assorbono l'energia dei singoli pacchetti di luce, emettono immediatamente altra energia, rendendoli ogni volta ancora più freddi di prima. Il principio si chiama raffreddamento laser. Il principio si chiama raffreddamento laser e porta gli atomi vicino alla temperatura dello zero assoluto, pari a -273,15 gradi Celsius. Questo rende la loro natura quantistica rilevabile e analizzabile. In questo modo, il Centro per la scienza dei fotoni sta acquisendo nuove conoscenze nel campo di ricerca della meccanica quantistica. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Tubi di calore pulsanti
Questi sottili tubi di calore dall'aspetto argenteo contengono un flusso bifasico di elio o neon, cioè le sostanze sono in parte gassose e in parte liquide. I tubi, disposti verticalmente, sono collegati a una fonte di calore all'estremità inferiore. All'estremità superiore dei tubi, un condensatore è collegato a un criocooler: un dispositivo di raffreddamento che consente di mantenere costanti le basse temperature, inferiori a -240 gradi Celsius. In questo design, noto come tubi di calore pulsanti, il flusso di elio o neon genera un efficiente trasferimento di calore passivo. Questo collegamento termico è un elemento chiave per l'ottimizzazione dei sistemi superconduttori che devono essere raffreddati a basse temperature. Lo sviluppo e l'applicazione di questo sistema fanno parte degli sforzi congiunti della sezione magneti del PSI e della società VDL ETG. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Questi sottili tubi di calore dall'aspetto argenteo contengono un flusso bifasico di elio o neon, cioè le sostanze sono in parte gassose e in parte liquide. I tubi, disposti verticalmente, sono collegati a una fonte di calore all'estremità inferiore. All'estremità superiore dei tubi, un condensatore è collegato a un criocooler: un dispositivo di raffreddamento che consente di mantenere costanti le basse temperature, inferiori a -240 gradi Celsius. In questo design, noto come tubi di calore pulsanti, il flusso di elio o neon genera un efficiente trasferimento di calore passivo. Questo collegamento termico è un elemento chiave per l'ottimizzazione dei sistemi superconduttori che devono essere raffreddati a basse temperature. Lo sviluppo e l'applicazione di questo sistema fanno parte degli sforzi congiunti della sezione magneti del PSI e della società VDL ETG. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Sezioni di tessuto
Una nebbia di azoto freddo aleggia all'interno di un microtomo, un dispositivo di taglio utilizzato per produrre sezioni di tessuto. Un coltello di diamante è montato in un supporto blu. Direttamente dietro la superficie di taglio del coltello si trova il piccolissimo campione di tessuto congelato, fissato in una sorta di mandrino per trapano. Il campione viene spostato verso l'alto e verso il basso mentre il coltello si muove verso il campione, creando fette sottilissime, in genere tra i 50 e i 150 nanometri. Il campione deve essere molto freddo per conservarlo nel suo stato naturale di ghiaccio amorfo: -150 gradi Celsius. Nel laboratorio di ricerca biomolecolare, i preparati di tessuto sottilissimi vengono utilizzati per comprendere i processi fisiologici. Da qui si possono poi esplorare nuove possibilità terapeutiche© Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Una nebbia di azoto freddo aleggia all'interno di un microtomo, un dispositivo di taglio utilizzato per produrre sezioni di tessuto. Un coltello di diamante è montato in un supporto blu. Direttamente dietro la superficie di taglio del coltello si trova il piccolissimo campione di tessuto congelato, fissato in una sorta di mandrino per trapano. Il campione viene spostato verso l'alto e verso il basso mentre il coltello si muove verso il campione, creando fette sottilissime, in genere tra i 50 e i 150 nanometri. Il campione deve essere molto freddo per conservarlo nel suo stato naturale di ghiaccio amorfo: -150 gradi Celsius. Nel laboratorio di ricerca biomolecolare, i preparati di tessuto sottilissimi vengono utilizzati per comprendere i processi fisiologici. Da qui si possono poi esplorare nuove possibilità terapeutiche© Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Materiale quantistico
Questo criostato di due metri - un dispositivo di raffreddamento che raggiunge temperature prossime allo zero assoluto - è l'unico al mondo nel suo genere e contiene un magnete quantistico. Le sue proprietà sono analizzate qui al laser a elettroni liberi a raggi X SwissFEL utilizzando la luce dei raggi X. A temperature molto basse, pari o inferiori a 1 Kelvin, il materiale quantistico assume uno stato magnetico che può essere fotografato direttamente tramite la diffusione di raggi X. L'attenzione è rivolta, ad esempio, all'influenza degli effetti quantistici sui domini magnetici e al loro controllo dinamico mediante impulsi di microonde. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
Questo criostato di due metri - un dispositivo di raffreddamento che raggiunge temperature prossime allo zero assoluto - è l'unico al mondo nel suo genere e contiene un magnete quantistico. Le sue proprietà sono analizzate qui al laser a elettroni liberi a raggi X SwissFEL utilizzando la luce dei raggi X. A temperature molto basse, pari o inferiori a 1 Kelvin, il materiale quantistico assume uno stato magnetico che può essere fotografato direttamente tramite la diffusione di raggi X. L'attenzione è rivolta, ad esempio, all'influenza degli effetti quantistici sui domini magnetici e al loro controllo dinamico mediante impulsi di microonde. Istituto Paul Scherrer PSI/Markus Fischer
