뉴햄프셔에서 가장 추운 곳 중 하나가 이 UNH 연구소 안에 있습니다.

따뜻한 7월의 어느 날, 파비안 키슬라트(Fabian Kislat)를 그의 연구실에서 만났습니다. 실험 천체물리학자이자 뉴햄프셔 대학교 교수인 Kislat는 여름 날씨에 맞게 티셔츠와 반바지를 입었습니다.

하지만 나는 거의 불가능할 정도로 추운 것을 보기 위해 여기에 왔습니다. 희석 냉장고라고 불리는 것이 있습니다.

그것은 연구실의 한쪽을 차지합니다. 내부에는 물 냉각기보다 크지 않은 금색 판과 코일의 미로가 있는 은색 랙이 매달려 있습니다.

마치 3층짜리 정교한 스팀펑크 인형의 집처럼 미래지향적이면서도 고풍스러워 보입니다.

오늘은 냉장고가 꺼져 있어서 안을 볼 수 있어요. 그런데 막상 켜놓으면 엄청 추워지더라구요. Market Basket의 개방형 냉동고 섹션보다 더 차갑습니다. 라이(Rye) 해변의 겨울 물놀이보다 더 춥습니다. 2월의 워싱턴산 정상보다 더 추워요.

Kislat은 “이론적으로 도달할 수 있는 최저 온도인 절대 영도보다 100분의 1도 미만”이라고 설명합니다.

화씨 -460도 정도입니다.

매우 추운 것 외에도 이 냉장고를 사용하면 Kislat는 매우 멋진 일을 할 수 있습니다. 즉, 거대한 별이 죽을 때 형성되는 원소를 연구하는 것입니다.

“제가 정말로 관심을 갖고 있는 것은 온 세상, 즉 우주를 이루는 원소들이 어떻게 구성되어 있는지, 초신성 폭발에서 그것들이 어떻게 형성되는지를 연구하는 것입니다.”라고 그는 말합니다. “그렇게 하려면 초신성 폭발을 관찰해야 합니다. 그리고 우리는 이를 위해 감마선을 사용하고 있습니다.”

그는 감마선 에너지를 매우 정확하게 측정할 수 있는 특수 탐지기를 사용하여 작업하고 있습니다. 매우 낮은 온도에서 전기의 초전도체가 되는 물질로 만들어졌기 때문에 작동하려면 매우 차가워야 합니다.

"감마선이 해당 검출기에 도달하면 감마선의 에너지가 열로 변환되어 해당 장치를 약간 가열하여 초전도에서 일반 전도로 전환됩니다."라고 그는 말합니다.

그것이 복잡하게 들리더라도 걱정하지 마십시오. 하지만 이 추운 온도(절대 영도)에 도달하는 데 필요한 것은 조금 더 익숙합니다.

Kislat은 희석 냉장고가 주방 냉장고에서 사용하는 것과 거의 동일한 과정을 사용한다고 말합니다. 이는 상전이(Phase Transition)라는 아이디어를 기반으로 합니다. 그는 레모네이드처럼 생각할 수 있다고 말합니다.

“얼음 조각을 레모네이드에 넣으면 즉시 녹지 않으며 레모네이드가 즉시 얼지도 않습니다. 그러나 우리는 그들이 동일한 온도를 유지하려고 노력하고 있다는 것을 알고 있습니다.”라고 그는 말합니다.

얼음 조각은 레모네이드 자체의 열을 사용하여 녹아서(전이 단계) 레모네이드를 냉각시킵니다. 일반 냉장고도 같은 과정을 거쳐 냉장고 내부의 열을 이용해 액체를 증발시킨다. 이것은 Kislat의 황금 스팀펑크 기계와 같은 아이디어이지만 두 가지 유형의 헬륨을 사용합니다.

“파티 풍선에 사용되는 일반적인 헬륨인 헬륨 4와 자연에서는 발생하지 않는 헬륨 3입니다.”라고 그는 말합니다.

두 종류의 헬륨이 올바르게 혼합되면 두 가지 상으로 분리됩니다. 상을 전환하는 과정은 냉장고 내부의 열을 사용합니다. 그래서 날씨가 너무 추워지네요.

냉장고를 작동하려면 흰색 캔처럼 생긴 진공 용기로 냉장고를 덮어야 합니다. 이 온도에서는 헬륨을 제외한 지구상의 모든 알려진 원소가 고체로 얼어붙습니다. 그리고 손과 발을 냉장고 밖에 두는 것이 중요합니다.

“어떻게든 만지면 뭐든지 얼어붙어 고체가 될 거예요. 공기는 고체로 얼어붙을 것입니다.”라고 Kislat은 말합니다.

하지만 기계가 켜져 있을 때 외부는 여전히 실내 온도입니다.

“얼마나 추운지 전혀 느낄 수 없습니다.”라고 그는 말합니다. "그리고 그건 아마 좋은 일이겠죠."

결국 Kislat의 목표는 감마선 탐지기를 우주로 보내는 것입니다. 희석 냉장고가 작동하려면 중력이 필요하므로 지구에 머물게 됩니다. 그러나 Kislat은 감지기를 냉각 상태로 유지할 수 있는 다른 기계가 있다고 말합니다.