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Científicos han logrado crear diamantes a partir de botellas de plástico

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Científicos han logrado crear diamantes a partir de botellas de plástico

En el experimento, se disparó con un láser una sola hoja delgada de plástico PET. Los potentes destellos de láser que golpearon la muestra de material laminar la calentaron brevemente hasta 6000 grados centígrados y, por lo tanto, generaron una onda de choque que comprimió el material a millones de veces la presión atmosférica durante unos pocos nanosegundos. Los científicos pudieron determinar que pequeños diamantes, llamados nanodiamantes, se formaron bajo una presión extrema. Crédito: HZDR / Blaurock

Un equipo de investigación está utilizando destellos láser para replicar el interior de los planetas de hielo, inspirando un nuevo método para crear pequeños diamantes.

Lo que sucede dentro de los planetas como[{» attribute=»»>Uranus and Neptune? An innovative experiment was carried out to find out by a global team led by the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), the University of Rostock, and France’s École Polytechnique. They used intense laser flashes to study what occurred when they shot a laser at a thin sheet of simple PET plastic.

As a consequence, the scientists were able to support their prior hypothesis that diamonds really do rain within the ice giants at the edge of our solar system. Another was that this technique would provide a brand-new approach to making nanodiamonds, which are needed, for example, in very sensitive quantum sensors. The team’s findings were recently published in Science Advances.

Extreme conditions occur in the interior of large icy planets like Neptune and Uranus, with pressure millions of times higher than on Earth and temperatures that can reach several thousand degrees Celsius. However, states like these can be briefly reproduced in the lab by using intense laser flashes to hit a sample of a film-like material, heat it to 6,000 degrees Celsius in the blink of an eye, and create a shock wave that compresses the material to a million times the atmospheric pressure for a few nanoseconds.

“Up to now, we used hydrocarbon films for these kinds of experiments,” explains Dominik Kraus, a physicist at HZDR and professor at the University of Rostock. “And we discovered that this extreme pressure produced tiny diamonds, known as nanodiamonds.”

However, since ice giants also contain significant quantities of oxygen, in addition to carbon and hydrogen, it was only partially able to replicate the interior of planets using these films. When looking for suitable film material, the researchers stumbled upon an everyday substance: PET, the resin used to make ordinary plastic bottles.

“PET has a good balance between carbon, hydrogen, and oxygen to simulate the activity in ice planets,” Kraus explains.

The team carried out their research using the Linac Coherent Light Source (LCLS), a powerful, accelerator-based X-ray laser, at the SLAC National Accelerator Laboratory in California. They utilized it to analyze what transpires when powerful laser flashes hit a PET film while simultaneously using two measuring techniques: X-ray diffraction to detect if nanodiamonds were created and so-called small-angle scattering to see how fast and how big the diamonds grew.

Oxygen facilitates the process

“The effect of the oxygen was to accelerate the splitting of the carbon and hydrogen and thus encourage the formation of nanodiamonds,” says Dominik Kraus, reporting on the results. “It meant the carbon atoms could combine more easily and form diamonds.” This further supports the assumption that it literally rains diamonds inside the ice giants. The findings are probably not just relevant to Uranus and Neptune but to innumerable other planets in our galaxy as well. While such ice giants used to be thought of as rarities, it now seems clear that they are probably the most common form of planets outside the solar system.

The team also encountered hints of another kind: In combination with the diamonds, water should be produced – but in an unusual variant. “So-called superionic water may have formed,” Kraus opines. “The oxygen atoms form a crystal lattice in which the hydrogen nuclei move around freely.” Because the nuclei are electrically charged, superionic water can conduct electric current and thus help to create the ice giants’ magnetic field. In their experiments, however, the research group was not yet able to unequivocally prove the existence of superionic water in the mixture with diamonds. This is planned to happen in close collaboration with the University of Rostock at the European XFEL in Hamburg, the world’s most powerful X-ray laser. There, HZDR heads the international user consortium HIBEF which offers ideal conditions for experiments of this kind.

Precision plant for nanodiamonds

In addition to this rather fundamental knowledge, the new experiment also opens up perspectives for a technical application: the tailored production of nanometer-sized diamonds, which are already included in abrasives and polishing agents. In the future, they are supposed to be used as highly-sensitive quantum sensors, medical contrast agents and efficient reaction accelerators, for splitting
CO2 for example. “So far, diamonds of this kind have mainly been produced by detonating explosives,” Kraus explains. “With the help of laser flashes, they could be manufactured much more cleanly in the future.”

The scientists’ vision: A high-performance laser fires ten flashes per second at a PET film which is illuminated by the beam at intervals of a tenth of a second. The nanodiamonds thus created shoot out of the film and land in a collecting tank filled with water. There they are decelerated and can then be filtered and effectively harvested. The essential advantage of this method in contrast to production by explosives is that “the nanodiamonds could be custom cut with regard to size or even doping with other atoms,” Dominik Kraus emphasizes. “The X-ray laser means we have a lab tool that can precisely control the diamonds’ growth.”

Reference: “Diamond formation kinetics in shock-compressed C─H─O samples recorded by small-angle x-ray scattering and x-ray diffraction” by Zhiyu He, Melanie Rödel, Julian Lütgert, Armin Bergermann, Mandy Bethkenhagen, Deniza Chekrygina, Thomas E. Cowan, Adrien Descamps, Martin French, Eric Galtier, Arianna E. Gleason, Griffin D. Glenn, Siegfried H. Glenzer, Yuichi Inubushi, Nicholas J. Hartley, Jean-Alexis Hernandez, Benjamin Heuser, Oliver S. Humphries, Nobuki Kamimura, Kento Katagiri, Dimitri Khaghani, Hae Ja Lee, Emma E. McBride, Kohei Miyanishi, Bob Nagler, Benjamin Ofori-Okai, Norimasa Ozaki, Silvia Pandolfi, Chongbing Qu, Divyanshu Ranjan, Ronald Redmer, Christopher Schoenwaelder, Anja K. Schuster, Michael G. Stevenson, Keiichi Sueda, Tadashi Togashi, Tommaso Vinci, Katja Voigt, Jan Vorberger, Makina Yabashi, Toshinori Yabuuchi, Lisa M. V. Zinta, Alessandra Ravasio and Dominik Kraus, 2 September 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abo0617

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Boeing repara una pequeña fuga de helio en la nave espacial Starliner

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Boeing repara una pequeña fuga de helio en la nave espacial Starliner
Agrandar / Una vista aérea de la nave espacial Starliner de Boeing y el cohete Atlas V de United Launch Alliance dentro de la Instalación de Integración Vertical de la estación espacial en Cabo Cañaveral, Florida.

Boeing se está tomando unos días más para resolver una pequeña fuga de helio en la nave espacial Starliner que está programada para transportar a dos astronautas de la NASA para un vuelo de prueba a la Estación Espacial Internacional, dijeron funcionarios el martes.

Eso significa que el primer lanzamiento tripulado de la nave espacial Starliner de Boeing, con años de retraso y más de 1.400 millones de dólares por encima del presupuesto, no se llevará a cabo hasta el próximo martes 21 de mayo a las 4 p. m. EDT (8:43 p. m. UTC). El cumplimiento de este cronograma supone que los ingenieros puedan familiarizarse con la fuga de helio. Los funcionarios de Boeing y la NASA, que gestiona el contrato multimillonario de la tripulación comercial del Boeing Starliner, habían previsto previamente el viernes 17 de mayo para el primer lanzamiento de la nave espacial con astronautas a bordo.

El equipo de tierra de Boeing rastreó la fuga hasta una brida de un propulsor en el sistema de control de reacción único del módulo de servicio de la nave espacial.

Hay 28 propulsores del sistema de control de reacción (esencialmente pequeños motores de cohetes) en el módulo de servicio Starliner. En órbita, estos propulsores se utilizan para correcciones menores de trayectoria y para dirigir la nave espacial en la dirección correcta. El módulo de servicio tiene dos juegos de motores más potentes para ajustes orbitales más grandes y maniobras de aborto de lanzamiento.

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El sistema de propulsión de la nave espacial está presurizado con helio, un gas inerte. Los propulsores queman una mezcla tóxica de hidracina y tetróxido de nitrógeno. El helio no es combustible ni tóxico, por lo que una pequeña fuga probablemente no suponga un problema importante de seguridad en tierra, pero el sistema de propulsión debe mantener la presión para que los propulsores funcionen en el espacio.

Hasta ahora, múltiples contratiempos técnicos han impedido que el programa Starliner de Boeing llegue a este punto. Esos contratiempos incluyeron una fuga de combustible en un banco de pruebas, fallas de software durante el primer vuelo de prueba no tripulado de Starliner y válvulas corroídas en el sistema de propulsión de la nave espacial. A medida que se acercaba un intento de lanzamiento el verano pasado, Boeing y la NASA descubrieron otros dos problemas (material inflamable dentro de la cápsula y un eslabón débil en el sistema de paracaídas del Starliner) que retrasaron el vuelo de prueba de la tripulación durante casi un año.

Según la NASA, los ingenieros planean remediar la fuga de helio mediante «pruebas de naves espaciales y soluciones operativas». Es decir, los directivos no consideran la necesidad de reparar físicamente la fuga.

“Como parte de las pruebas, Boeing llevará el sistema de propulsión a presurización de vuelo como lo hace antes del lanzamiento, luego permitirá que el sistema de helio se ventile naturalmente para validar los datos existentes y reforzar la lógica de vuelo”, escribieron funcionarios de la NASA en un comunicado. publicación de blog el martes. La justificación del vuelo es el lenguaje que utiliza la NASA para ganar confianza al comprender un problema y sentirse seguro de que no representaría un riesgo adicional durante el vuelo.

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El cohete está listo para funcionar.

Un fallo de válvula en el cohete Atlas V que iba a lanzar la cápsula de tripulación Starliner de Boeing abortó el primer intento de lanzamiento del vuelo de prueba con tripulación el 6 de mayo en la estación espacial de Cabo Cañaveral, Florida. United Launch Alliance, la compañía que construye y opera el Atlas V, sacó el cohete y el Starliner de la plataforma de lanzamiento y los devolvió a un hangar la semana pasada para reemplazar la válvula de control de presión defectuosa del Atlas V.

Una vez instalada en el cohete, la nueva válvula funcionó normalmente durante las pruebas dentro del hangar de la ULA. La ULA devolverá el cohete a la plataforma de lanzamiento unos días antes del próximo intento de lanzamiento.

«Los equipos de la misión también llevaron a cabo una revisión exhaustiva de los datos del intento de lanzamiento del 6 de mayo y no están rastreando más problemas», dijo la NASA.

Los astronautas de la NASA Butch Wilmore y Suni Williams, comandante y piloto del vuelo de prueba Starliner, regresaron a su base en Houston para pasar más tiempo con sus familias y esperar la próxima fecha de lanzamiento de la misión. Regresarán al Centro Espacial Kennedy en Florida en los próximos días para los preparativos finales para el lanzamiento, dijo la NASA.

Wilmore y Williams, ambos pilotos de pruebas de la Marina de los EE. UU., supervisarán los sistemas de Starliner desde el lanzamiento hasta el acoplamiento a la Estación Espacial Internacional. Sus tareas incluyen tomar el control manual de la cápsula de la tripulación del Boeing para una serie de demostraciones de vuelo. Si todo va según lo planeado, pasarán al menos ocho días en la estación espacial antes de regresar a la Tierra a bordo de la nave espacial Starliner para un aterrizaje asistido por paracaídas y bolsas de aire en el suroeste de Estados Unidos, probablemente en White Sands, Nuevo México.

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Su estancia en la estación espacial podría prolongarse mientras esperan el buen tiempo en uno de los lugares de aterrizaje del Starliner. Con el próximo vuelo Starliner, Estados Unidos tendrá, por primera vez desde los albores de la era espacial, dos naves espaciales independientes con capacidad humana capaces de transportar personas a la órbita terrestre baja. Crew Dragon de SpaceX, que ganó un contrato de tripulación comercial con la NASA junto con Boeing en 2014, comenzó a transportar astronautas en 2020.

El contrato de tripulación comercial de la NASA con Boeing cubre seis vuelos operativos de rotación de tripulación hacia y desde la estación espacial. Un vuelo de prueba exitoso con Wilmore y Williams allanaría el camino para que Starliner realice la primera de estas misiones tripuladas de seis meses a principios del próximo año.

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Los átomos se han acercado más que nunca, revelando efectos cuánticos aparentemente imposibles

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Los átomos se han acercado más que nunca, revelando efectos cuánticos aparentemente imposibles

Los científicos han roto dos capas de átomos magnéticos ultrafríos a una distancia de 50 nanómetros entre sí (diez veces más cerca que en experimentos anteriores), revelando extraños efectos cuánticos nunca antes vistos.

La extrema proximidad de estos átomos permitirá a los investigadores estudiar por primera vez las interacciones cuánticas a esta escala de longitud y podría conducir a importantes avances en el desarrollo de superconductores y computadoras cuánticasinformaron los científicos en un nuevo estudio publicado el 2 de mayo en la revista Ciencia.

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La misteriosa luna de Júpiter, Amaltea, ha sido vista pasando por la Gran Mancha Roja (foto)

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La misteriosa luna de Júpiter, Amaltea, ha sido vista pasando por la Gran Mancha Roja (foto)

La nave espacial Juno de la NASA ha detectado la elusiva quinta luna de Júpiter transitando por la Gran Mancha Roja del planeta gigante, brindando a los astrónomos una vista poco común de este pequeño pero intrigante satélite natural.

JúpiterLas lunas más famosas de la astronáutica son sus cuatro satélites galileanos: yo, Europa, Ganímedes Y Calisto, cada uno de los cuales tiene varios miles de kilómetros de ancho. La quinta luna de Júpiter descubierta, y la quinta más grande de las 95 lunas conocidas del planeta, es Amaltea. Fue descubierto en 1892 por Edward Emerson Barnard, un astrónomo estadounidense que fue un destacado observador visual. También descubrió la estrella de Barnard, así como una gran cantidad de objetos oscuros. nebulosas.

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