Em baixas temperaturas (temperaturas criogenicas) excitações térmicas são suprimidas, e a matéria tende a ocupar o estado de mínima energia. A resposta de um material tão frio a estímulos externos revela seu espectro de excitações elementares, que determina os processos que operam no seu interior. Um exemplo de processo desvendado em matéria fria é a supercondutividade - a condução de corrente sem nenhuma dissipação de calor. Os supercondutores podem ser explorados para submeter a matéria a campos magnéticos extraordináriamente grandes, para gerar a descoberta de processos surpreendentes, tal como o Efeito Hall Quântico.
Para produzir baixas temperaturas, é necessário um refrigerante criogenico. O hélio é um refrigerante ideal, pois é químicamente inerte, tem temperatura de ebulição baixa, e é o único elemento que à pressão atmosférica permanece líquido quando a temperatura se aproxima do zero absoluto. Porém, o hélio é caro. Apesar de ser um dos elementos mais abundantes no Universo, perdendo apenas para o hidrogênio, na Terra as reservas de hélio diminuem com o passar do tempo. Devido à sua baixa densidade, o gás hélio sobe na atmosfera e escapa para o espaço cósmico. Por outro lado, a demanda mundial de hélio líquido cresce continuamente, fazendo aumentar o seu preço ainda mais.
Consciente do extraordinário potencial da pesquisa em baixas temperaturas, em 1961 Mário Schenberg
criou a primeira planta de liquefação de hélio no Brasil, a denominada Oficina de Criogenia,
abrigada no Departamento de Física dos Materiais e Mecânica (DFMT) [1,2].
A Oficina de Criogenia liquefaz hélio para os laboratórios de pesquisa do DFMT, de outros Departamentos do Instituto de Física, e de outras Instituições. O gás hélio gerado nos laboratórios é devolvido para a Criogenia, onde é liquefeito novamente. Neste ciclo uma fração de hélio se perde. Para tornar o uso do hélio viável, é imprescindível minimizar a fração perdida. Cabe à Criogenia implementar procedimentos para reduzir as perdas de reciclagem.
Para otimizar os processos relacionados ao setor, a equipe da criogenia tem implementado mudanças. Uma importante novidade, tanto do ponto de vista conceitual quanto do ponto de vista operacional, está no cadastramento da criogenia no USP-multi, a plataforma de instalações multiusuário da USP. As normas internas do setor, bem como a equipe gestora e o comitê de usuários foram aprovados pela Congregação do IFUSP em sua reunião do mês de Novembro de 2024. O CTA do IFUSP também aprovou um convênio com a empresa White Martins, que deve trazer sustentabilidade para o setor. No médio prazo, os ajustes no setor deverão alavancar as pesquisas criogênicas na USP e diminuir a perda de insumos no processo de reciclagem.
Referências:
[1] Sérgio Machado Rezende, A Física no Brasil , p.118, Sociedade Brasileira de Física, São Paulo, 1987.
[2] Amélia Império Hamburger, Publicação da obra científica de Mário Schenberg , Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002.