3.

Desmagnetización adiabática

La evaporación de helio líquido a presión reducida produce temperaturas de hasta 0,7 K (-272,45 °C). Es posible alcanzar temperaturas aún menores mediante la desmagnetización adiabática. En este proceso se establece un campo magnético en torno a una sustancia paramagnética (véase Magnetismo: Tipos de materiales magnéticos) mantenida en helio líquido para enfriarla. El campo alinea los espines electrónicos; al desconectarlo, los espines recuperan su orientación aleatoria, con lo que reducen la energía térmica de toda la muestra. Con ello se logra que la temperatura baje hasta niveles de sólo 0,002 K. Del mismo modo, el alineamiento de los espines nucleares seguido de la desconexión del campo magnético ha producido temperaturas cercanas a 0,00001 K.

Los frascos Dewar o termos han demostrado su utilidad para almacenar líquidos a temperaturas criogénicas. Estos recipientes están formados por dos frascos, uno dentro de otro, separados por un espacio en el que se ha hecho el vacío. El exterior del frasco interno y el interior del frasco externo están recubiertos de una capa reflectante para evitar que el calor atraviese el vacío por radiación. Las sustancias más frías que el aire líquido no pueden manejarse en frascos Dewar abiertos porque el aire se condensaría sobre la muestra o formaría un tapón sólido que impediría la salida de los vapores liberados; éstos se acumularían y terminarían por romper el recipiente.

La medida de temperaturas en la zona criogénica presenta dificultades. Un procedimiento consiste en medir la presión de una cantidad conocida de hidrógeno o helio, pero este método falla en las temperaturas más bajas. El empleo de la presión de vapor del helio 4, es decir, helio de número másico 4, o del helio 3 (número másico 3), mejora el procedimiento anterior. La determinación de la resistencia eléctrica o las propiedades magnéticas de metales o semiconductores amplía aún más la escala de temperaturas medibles.