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Los científicos descubren un fenómeno invisible

Published

2 años ago

septiembre 21, 2022

Los científicos descubren un fenómeno invisible

Este descubrimiento es un paso hacia una superconductividad mucho más accesible.

Podría ser posible desarrollar superconductores que funcionen a temperatura ambiente con una mejor comprensión de la relación entre los líquidos de espín y la superconductividad, lo que transformaría nuestra vida cotidiana.

Los superconductores representan una enorme promesa técnica y económica para aplicaciones tales como aerotrenes de alta velocidad, máquinas de resonancia magnética, líneas eléctricas eficientes,[{» attribute=»»>quantum computing, and other technologies. However, their usefulness is limited since superconductivity requires extremely low temperatures. It is highly challenging to integrate them with modern technology because of this demanding and costly requirement.

The electrical resistance of a superconductor has a specific critical temperature beyond which it drops suddenly to zero, unlike an ordinary metallic conductor, whose resistance declines gradually as temperature is reduced, even down to near absolute zero.

The search for superconductors that do not require such low temperatures is the primary objective of current superconductivity research. The mechanism by which these superconductors function is the biggest mystery in this field, to which no one has an answer. Understanding the process that creates superconductivity at high temperatures would allow for more practical applications.

A recent study that was conducted by scientists at Israel’s Bar-Ilan University and recently published in the journal Nature makes progress in resolving this ongoing mystery. Using a scanning SQUID (superconducting quantum interference device) magnetic microscope, the researchers photographed a phenomenon that had previously been invisible to other techniques.

Scientists were taken aback when high-temperature superconductors were initially uncovered. Scientists had assumed that good superconductivity would be found in metals. Contrary to predictions, it was found that insulating ceramic materials are the best superconductors.

Finding properties that are common to these ceramic materials may help identify where their superconductivity originated from and improve control over the critical temperature. One such property is that the electrons in these materials resist each other strongly. They are thus unable to move freely. They are instead trapped inside a periodic lattice structure.

Electrons have two defining properties: their charge (a moving charge results in an electric current) and their spin. Spin is the quantum property of electrons responsible for their magnetic properties. It is as if a tiny bar magnet is attached to each electron. In ordinary materials, the charge and spin are “built-in” to the electrons and cannot be separated.

However, in special quantum materials called “quantum spin liquids”, interactions between the electrons enable a unique phenomenon whereby each electron is broken into two particles, one with charge (but no spin) and one with spin (and no charge). Such quantum spin liquids may exist in high-temperature superconductors and, in fact, their existence could explain why the superconductivity in these materials is so good.

The challenge is that these spin liquids are “invisible” to conventional measurements. Even when we suspect a material may be a spin liquid, there is no experiment that could verify it or probe its nature. This is similar to dark matter which doesn’t interact with light and is therefore very difficult to detect.

The current study, conducted by Professor Beena Kalisky and doctoral student Eylon Persky from the Physics Department at Bar-Ilan University and their collaborators, is a significant step towards the development of a method to study spin liquids. The researchers examined the properties of a spin liquid by making it interact with a superconductor. They used an engineered material made of alternating atomic layers of the superconductor and the candidate spin liquid.

“Unlike spin liquids which do not generate any signals, superconductors have clear magnetic signatures that are easy to measure. We were, therefore, able to study the properties of the spin liquid by measuring the small changes it generated in the superconductor,” says Persky. The researchers used a scanning SQUID – an extremely sensitive magnetic sensor capable of detecting both magnetism and superconductivity – to investigate the properties of the heterostructure.

“We’ve observed vortices created in the superconductor. These vortices are circulating electric currents, each holding one quantum of magnetic flux. The only way to create such vortices is by applying a magnetic field, but in our case, the vortices were created spontaneously,” explains Kalisky. This observation showed that the material itself generated a magnetic field. The biggest surprise came when this field did not show itself in a direct measurement. “Surprisingly, we found that the magnetic field created by the material was invisible to a direct magnetic measurement,” adds Kalisky.

The results pointed to a “hidden” magnetic phase, which was exposed in the experiment through the interaction with the superconducting layer. Collaborating with groups from Bar-Ilan University, the Technion, the Weizmann Institute, the University of California, Berkeley, and the Georgia Institute of Technology, the researchers concluded that this magnetic phase was probably a direct result of the relationship between the spin liquid layer and the superconducting layer. The hidden magnetism is a result of the spin-charge separation in the spin liquid. The superconductor reacts to this magnetism and this generates vortices without the need for a “real” magnetic field.

This is, in fact, the first direct observation of the link between these two phases of matter. These results provide access to the properties of the elusive spin liquids, such as the interactions between the electrons. The results also open the door to engineering additional layered materials, through which the relationship between superconductivity and other electronic phases could be studied. Further studies of the relationship between spin liquids and superconductivity may enable designing superconductors that work at room temperature, and this, in turn, would change our daily lives.

Reference: “Magnetic memory and spontaneous vortices in a van der Waals superconductor” by Eylon Persky, Anders V. Bjørlig, Irena Feldman, Avior Almoalem, Ehud Altman, Erez Berg, Itamar Kimchi, Jonathan Ruhman, Amit Kanigel and Beena Kalisky, 27 July 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04855-2

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La NASA explica cómo SpaceX repostará naves espaciales en órbita terrestre baja

Published

19 horas ago

abril 30, 2024

Essua Segundo

La NASA explica cómo SpaceX repostará naves espaciales en órbita terrestre baja

Agrandar / Ilustración artística de dos naves espaciales acopladas vientre con vientre en órbita.

EspacioX

El año que viene, la NASA cree que SpaceX estará lista para conectar dos naves espaciales en órbita para una ambiciosa demostración de reabastecimiento de combustible, una hazaña de ingeniería que pondrá la Luna a su alcance.

SpaceX tiene un contrato con la NASA para proporcionar dos naves espaciales con capacidad humana para los dos primeros aterrizajes de astronautas en la Luna como parte del programa Artemis de la agencia, cuyo objetivo es devolver humanos a la superficie lunar por primera vez desde 1972. de estos aterrizajes, en la misión Artemis III de la NASA, está actualmente previsto para 2026, aunque en general se considera un calendario ambicioso.

El año pasado, la NASA otorgó un contrato a Blue Origin para desarrollar su propio módulo de aterrizaje lunar Blue Moon, brindando a los gerentes de Artemis dos opciones para misiones de seguimiento.

Los diseñadores de ambos módulos de aterrizaje miraban hacia el futuro. Diseñaron Starship y Blue Moon para repostar en el espacio. Esto significa que podrían reutilizarse para múltiples misiones y, en última instancia, podrían aprovechar los propulsores producidos a partir de recursos de la Luna o Marte.

Amit Kshatriya, que dirige el programa «Luna a Marte» en la División de Exploración de la NASA, presentó el plan de SpaceX en una reunión con un comité del Consejo Asesor de la NASA el viernes. Dijo que el programa de prueba Starship está ganando impulso y que el próximo vuelo de prueba desde el sitio de lanzamiento Starbase de SpaceX en el sur de Texas se espera para fines de mayo.

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«La producción no es el problema», afirmó Kshatriya. «Están rodando núcleos. Los motores están fluyendo hacia la fábrica. Ese no es el problema. El problema es que hacer lo que están tratando de hacer es un desafío de desarrollo significativo… Tenemos que controlar este problema de transferencia del propulsor. Este es el problema correcto que debemos intentar resolver. Estamos tratando de construir un plan para la exploración del espacio profundo.

Hoja de ruta para repostar

Antes de ir a la Luna, SpaceX y Blue Origin deberán dominar las tecnologías y técnicas necesarias para repostar combustible en el espacio. Actualmente, se espera que SpaceX intente el próximo año la primera demostración de una transferencia de propulsor a gran escala entre dos naves en órbita.

Habrá al menos varios vuelos de prueba más de Starship de aquí a entonces. Durante el último vuelo de prueba de Starship en marzo, SpaceX realizó una transferencia de prueba de propulsor criogénico entre dos tanques dentro del vehículo. Esta transferencia de oxígeno líquido de tanque a tanque fue parte de una demostración financiada por la NASA. Los funcionarios de la agencia dijeron que la demostración permitiría a los ingenieros aprender más sobre cómo se comporta el fluido en un entorno de baja gravedad.

Kshatriya dijo que si bien los ingenieros aún están analizando los resultados de la demostración de transferencia criogénica, la prueba en el vuelo March Starship «fue un éxito en todos los sentidos».

“Este paso quedó atrás”, dijo el viernes. Ahora, SpaceX ofrecerá más vuelos de prueba de Starship. El próximo lanzamiento intentará probar algunas capacidades adicionales que SpaceX no demostró durante el vuelo de prueba de marzo.

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Estos incluirán un aterrizaje preciso del propulsor Super Heavy de Starship en el Golfo de México, que es necesario antes de que SpaceX intente aterrizar el propulsor en su plataforma de lanzamiento en Texas. Otro objetivo probablemente será reiniciar un solo motor Raptor en Starship en vuelo, algo que SpaceX no logró durante el vuelo de marzo debido a velocidades de balanceo inesperadas en el vehículo mientras cruzaba el espacio. Realizar un reinicio del motor en órbita, necesario para guiar a Starship hacia un reingreso controlado, es un requisito previo para futuros lanzamientos a una órbita estable y más alta, donde la nave podría holgazanear durante horas, días o semanas para desplegar satélites e intentar repostar combustible. .

A largo plazo, SpaceX quiere acelerar la cadencia de lanzamiento de Starship a muchos vuelos diarios desde múltiples sitios de lanzamiento. Para lograr este objetivo, SpaceX planea recuperar y reutilizar rápidamente naves espaciales y propulsores súper pesados, aprovechando la experiencia del cohete Falcon 9 parcialmente reutilizable. Elon Musk, fundador y director ejecutivo de SpaceX, quiere reutilizar naves y propulsores lo antes posible. A principios de este mes, Musk dijo que era optimista de que SpaceX podría recuperar un propulsor súper pesado en Texas a finales de este año y aterrizar una nave espacial en Texas el próximo año.

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Bailey nombrado director del Centro Espacial Stennis de la NASA

Published

1 día ago

abril 29, 2024

Essua Segundo

Bailey nombrado director del Centro Espacial Stennis de la NASA

John Bailey, director del Centro Espacial John C. Stennis (foto de la NASA)

El Centro Espacial Stennis de la NASA, ubicado en el condado de Hancock, alberga a más de 50 inquilinos residentes con una fuerza laboral total de más de 5200 personas.

John Bailey ha sido nombrado director del Centro Espacial Stennis de la NASA en el condado de Hancock, Mississippi, con efecto inmediato.

Bailey se había desempeñado como director interino desde enero.

En una declaración anunciando el nombramiento de Bailey, el administrador de la NASA, Bill Nelson, dijo que confiaba en que Bailey conduciría el sitio de pruebas de propulsión más grande y principal del país hacia un éxito aún mayor.

«John aprovechará sus casi 35 años de servicio federal para liderar nuestra talentosa fuerza laboral en Stennis», dijo Nelson. “Gran parte de la NASA pasa por Stennis. Es donde perfeccionamos nuevas e interesantes capacidades en el sector aeroespacial, tecnológico y de exploración del espacio profundo.

Durante su carrera, Bailey sirvió en la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y la NASA. Se unió al equipo Stennis de la NASA en 1999 y posteriormente ocupó varios puestos. Fue nombrado director asociado de NASA Stennis en 2018 y seleccionado subdirector del centro en 2021.

El Centro Espacial Stennis de la NASA alberga a más de 50 inquilinos residentes con una fuerza laboral total de más de 5200 personas. Es un centro de pruebas clave para los sistemas de lanzamiento, propulsión y motores de la agencia federal.

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Stennis también está creciendo, convirtiéndose en un centro aeroespacial y tecnológico con sistemas inteligentes y autónomos en desarrollo necesarios para la exploración del espacio profundo.

«Este es un momento emocionante para la NASA Stennis y me siento profundamente honrado de liderar su gran familia de empleados que conforman esta tremenda fuerza laboral», dijo Bailey en el anuncio.

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Los científicos descubren una 'sorpresa' que cambia la comprensión del universo

Published

1 día ago

abril 29, 2024

Essua Segundo

Los científicos descubren una 'sorpresa' que cambia la comprensión del universo

Volver a los primeros días del universo parece algo que sólo sería posible en la ciencia ficción, pero los expertos han logrado encontrar algo muy lejano en las profundidades del tiempo y real.

Algunos de los astrónomos más importantes del mundo han descubierto algo «realmente sorprendente» ocurrido hace miles de millones de años que podría cambiar por completo la comprensión de nuestro universo.

Este es el resultado del estudio de los resultados de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb de la NASA.

Esta tecnología extremadamente avanzada permite a los expertos estudiar las galaxias más antiguas del universo, dando una indicación de las condiciones que existían hace muchos, muchos años.

El universo tiene alrededor de 13,7 mil millones de años y un equipo de investigadores de la Universidad de Durham pudo observar datos conocidos como formación de barras apenas unos miles de millones de años después de que se formara el universo, lo cual es bastante sorprendente de comprender.

Esto es más que las observaciones anteriores del Telescopio Espacial Hubble, que ofrecen una visión de las condiciones de hace nueve mil millones de años.

Los hallazgos del equipo se publican en la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

iStock

Los nuevos descubrimientos son más significativos que simplemente ofrecer una visión del pasado más lejana que antes. De hecho, la naturaleza de los hallazgos podría significar que es posible que sea necesario reevaluar nuestra comprensión de los primeros días del universo.

Esto se relaciona con las formaciones de barras, porque la presencia de estas formas más sedentarias es un indicador de ambientes más sedentarios, en comparación con la naturaleza más caótica de las galaxias durante su período de gestación anterior.

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Zoe Le Conte es investigadora de doctorado en el Centro de Astronomía Extragaláctica del Departamento de Física de la Universidad de Durham y también es la autora principal de la investigación.

Le Conte dijo: “Las galaxias del universo primitivo están madurando mucho más rápido de lo que pensábamos. Esto es una verdadera sorpresa porque se esperaría que el universo en este punto fuera muy turbulento con muchas colisiones entre galaxias y mucho gas que aún no se ha convertido en estrellas.

“Sin embargo, gracias al Telescopio Espacial James Webb, estamos viendo muchas de estas barras mucho antes en la vida del Universo, lo que significa que las galaxias se encontraban en una etapa más avanzada de su evolución de lo que se pensaba anteriormente.

«Esto significa que tendremos que ajustar nuestra visión sobre la evolución temprana de las galaxias».

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