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Los científicos descubren la existencia de un esquivo estado superconductor predicho por primera vez en 2017

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Los científicos descubren la existencia de un esquivo estado superconductor predicho por primera vez en 2017

Científicos de la Universidad de Groningen y sus socios internacionales han confirmado la existencia de un estado superconductor, FFLO, que se predijo teóricamente en 2017. Su dispositivo, que utiliza una doble capa de disulfuro de molibdeno para controlar este estado, podría hacer avanzar significativamente el campo de la electrónica superconductora.

En un experimento innovador, los investigadores de la Universidad de Groningen colaboraron con sus pares de las universidades de Nijmegen y Twente en los Países Bajos y el Instituto de Tecnología de Harbin en China. Juntos confirmaron la existencia de un estado superconductor que se predijo por primera vez en 2017.

Sus hallazgos, que demuestran evidencia de una forma única del estado superconductor FFLO, se publicaron recientemente en la revista Naturaleza. Este avance tiene el potencial de tener un impacto, particularmente en el campo de la electrónica superconductora.

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Este es el profesor Dr. Justin Ye, jefe del grupo de Física de dispositivos de materiales complejos de la Universidad de Groningen, Países Bajos, y autor principal del artículo de Nature sobre el estado superconductor FFLO. Crédito: Sylvia Germes

El autor principal del artículo es el profesor Justin Ye, que dirige el grupo de Física de dispositivos de materiales complejos en la Universidad de Groningen. Ye y su equipo trabajaron en el estado superconductor de Ising. Es un estado especial que puede resistir los campos magnéticos que normalmente destruyen la superconductividad, y ha sido descrito por el equipo en 2015.

En 2019, crearon un dispositivo que comprende una doble capa de bisulfuro de molibdenoe que podría acoplar los estados de superconductividad de Ising que residen en las dos capas. Curiosamente, el dispositivo creado por Ye y su equipo permite activar o desactivar esta protección mediante un campo eléctrico, dando como resultado un transistor superconductor.

Elusivo

El dispositivo superconductor acoplado de Ising arroja luz sobre un desafío de larga data en el campo de la superconductividad. En 1964, cuatro científicos (Fulde, Ferrell, Larkin y Ovchinnikov) predijeron un estado superconductor especial que podría existir en condiciones de baja temperatura y fuerte campo magnético, llamado estado FFLO.

En la superconductividad estándar, los electrones viajan en direcciones opuestas como pares de Cooper. Como se mueven a la misma velocidad, estos electrones tienen un momento angular total cero. Sin embargo, en el estado FFLO, hay una pequeña diferencia de velocidad entre los electrones de los pares de Cooper, lo que significa que hay un momento angular neto.

«Este estado es muy esquivo y solo hay un puñado de documentos que afirman su existencia en los superconductores normales», dice Ye. «Sin embargo, ninguno de estos es concluyente».

Un diagrama de fase que ilustra el estado orbital FFLO

Este diagrama de fase ilustra la presencia de un estado FFLO orbital anisotrópico séxtuple, que ocupa una parte sustancial del diagrama de fase. En la esquina superior derecha, las ilustraciones esquemáticas presentan la modulación espacial del parámetro de orden superconductor. Crédito: P. Wan / Universidad de Groningen

Para crear el estado FFLO en un superconductor convencional, se requiere un fuerte campo magnético. Pero el papel que juega el campo magnético debe ser cuidadosamente refinado. En pocas palabras, para que el campo magnético desempeñe ambos roles, necesitamos usar el efecto Zeeman. Esto separa los electrones en pares de Cooper según la dirección de sus giros (un momento magnético), pero no el efecto orbital, el otro papel que normalmente destruye la superconductividad.

«Es una negociación delicada entre la superconductividad y el campo magnético externo», dice Ye.

Imprenta digital

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El primer autor, Puhua Wan, produjo las muestras que cumplieron con todas las condiciones para mostrar que, de hecho, hay un momento finito en los pares de Cooper. Crédito: P. Wan / Universidad de Groningen

Ising superconductivity, que Ye y sus colaboradores presentaron y publicaron en la revista Ciencia en 2015, elimina el efecto Zeeman. «Al filtrar el ingrediente clave que hace posible el FFLO convencional, hemos proporcionado suficiente espacio para que el campo magnético desempeñe su otro papel, a saber, el efecto orbital», dice Ye.

«Lo que hemos demostrado en nuestro artículo es una huella clara del estado FFLO impulsado por el efecto orbital en nuestro superconductor Ising», dice Ye. «Este es un estado FFLO no convencional, descrito por primera vez en teoría en 2017». El estado FFLO en los superconductores convencionales requiere temperaturas extremadamente bajas y un campo magnético muy fuerte, lo que dificulta su creación. Sin embargo, en el superconductor Ye’s Ising, el estado se logra con un campo magnético más débil ya temperaturas más altas.

transistores

De hecho, Ye observó por primera vez signos de un estado FFLO en su dispositivo superconductor de disulfuro de molibdeno en 2019. «En ese momento, no pudimos probarlo porque las muestras no eran lo suficientemente buenas», dice Ye. Sin embargo, su Ph.D. Desde entonces, el estudiante Puhua Wan logró producir muestras del material que cumplían todas las condiciones para demostrar que, de hecho, hay un momento finito en los pares de Cooper. «Los experimentos reales duraron seis meses, pero el análisis de los resultados agregó otro año», dice Ye. Wan es el primer autor de la Naturaleza papel.

Este nuevo estado superconductor requiere más estudio. Ye: “Hay mucho que aprender sobre esto. Por ejemplo, ¿cómo influye el momento angular en los parámetros físicos? El estudio de este estado proporcionará nuevos conocimientos sobre la superconductividad. Y puede permitirnos controlar ese estado en dispositivos como transistores. Este es nuestro próximo desafío. »

Referencia: «Estado orbital Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov en un superconductor Ising» por Puhua Wan, Oleksandr Zheliuk, Noah FQ Yuan, Xiaoli Peng, Le Zhang, Minpeng Liang, Uli Zeitler, Steffen Wiedmann, Nigel E. Hussey, Thomas TM Palstra y Jianting Ye, 24 de mayo de 2023, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-023-05967-z

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Los astrónomos resuelven el misterio de la dramática explosión de FU Orionis en 1936

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Los astrónomos resuelven el misterio de la dramática explosión de FU Orionis en 1936

Impresión artística de la vista a gran escala de FU~Ori. La imagen muestra los flujos producidos por la interacción entre los fuertes vientos estelares alimentados por la explosión y la envoltura residual a partir de la cual se formó la estrella. El viento estelar provoca un fuerte choque en la envoltura, y el gas CO arrastrado por el choque es lo que reveló el nuevo ALMA. Crédito: NSF/NRAO/S. Dagnello

ALMA Las observaciones de FU Orionis revelan cómo la acreción gravitacional de un flujo de gas pasado provoca un brillo repentino en estrellas jóvenes, arrojando luz sobre los procesos de formación de estrellas y planetas.

Un grupo inusual de estrellas en la constelación de Orión ha revelado sus secretos. FU Orionis, un sistema de estrellas dobles, atrajo por primera vez la atención de los astrónomos en 1936, cuando la estrella central de repente se volvió 1.000 veces más brillante de lo habitual. Este comportamiento, esperado en estrellas moribundas, nunca se había observado en una estrella joven como FU Orionis.

Este extraño fenómeno inspiró una nueva clasificación de estrellas que comparten el mismo nombre (FUo estrellas). Las estrellas FUor estallan repentinamente, alcanzando su brillo, antes de atenuarse nuevamente varios años después.

Ahora se entiende que este brillo se debe a que las estrellas absorben energía de su entorno a través de la acreción gravitacional, la fuerza principal que da forma a las estrellas y los planetas. Sin embargo, cómo y por qué sucede esto ha seguido siendo un misterio hasta ahora, gracias a que los astrónomos utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

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Observaciones innovadoras con ALMA

“FU Ori ha estado devorando materia durante casi 100 años para mantener su erupción. Finalmente hemos encontrado una respuesta a cómo estas estrellas jóvenes y brillantes reponen su masa”, dice Antonio Hales, subdirector del Centro Regional Norteamericano ALMA, científico del Observatorio Nacional de Radioastronomía y autor principal de la investigación, publicada el 29 de abril. . en el Revista de Astrofísica. «Por primera vez, tenemos evidencia de observación directa del material que alimenta las erupciones».


Acérquese al sistema binario FU Ori y al transmisor de acreción recientemente descubierto. Esta impresión artística muestra la serpentina recién descubierta alimentando constantemente la masa de la envoltura al sistema binario. Crédito: NSF/NRAO/S. Dagnello

Las observaciones de ALMA revelaron una larga y delgada corriente de monóxido de carbono cayendo sobre FU Orionis. Este gas no parecía contener suficiente combustible para sostener la explosión actual. En cambio, se cree que esta corriente de acreción es un remanente de una característica anterior, mucho más grande, que cayó en este joven sistema estelar.

«Es posible que la interacción con un flujo de gas más grande en el pasado haya hecho que el sistema sea inestable y haya provocado un aumento en el brillo», dice Hales.

Progresos en la comprensión de la formación estelar

Los astrónomos utilizaron varias configuraciones de antenas de ALMA para capturar los diferentes tipos de emisiones de FU Orionis y detectar flujos de masa en el sistema estelar. También combinaron nuevos métodos numéricos para modelar el flujo másico como una corriente de acreción y estimar sus propiedades.

«Comparamos la forma y la velocidad de la estructura observada con las que se esperaban de un rastro de gas entrante, y los números tenían sentido», dice Aashish Gupta, Ph.D. candidato al Observatorio Europeo Austral (ESO), y coautor de este trabajo, quien desarrolló los métodos utilizados para modelar el transmisor de acreción.

Streamer de acreción del sistema binario FU Ori

Acérquese al sistema binario FU Ori y al transmisor de acreción recientemente descubierto. Esta impresión artística muestra la serpentina recién descubierta alimentando constantemente la masa de la envoltura al sistema binario. Crédito: NSF/NRAO/S. Dagnello

“La gama de escalas angulares que podemos explorar con un solo instrumento es realmente notable. ALMA nos brinda una visión integral de la dinámica de la formación de estrellas y planetas, desde las grandes nubes moleculares en las que nacen cientos de estrellas hasta las escalas más familiares de los sistemas solares”, agrega Sebastián Pérez de la Universidad de Santiago de Chile (USACH) . ), director del Núcleo Milenio sobre Exoplanetas Jóvenes y sus Lunas (YEMS) en Chile, y coautor de esta investigación.

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Estas observaciones también revelaron una lenta salida de monóxido de carbono de FU Orionis. Este gas no está asociado con la explosión más reciente. Más bien, es similar a los flujos observados alrededor de otros objetos protoestelares.

Hales añade: “Al comprender cómo se forman estas estrellas FUor en particular, confirmamos lo que sabemos sobre cómo se forman las diferentes estrellas y planetas. Creemos que todas las estrellas experimentan explosiones. Estas explosiones son importantes porque afectan la composición química de los discos de acreción alrededor de las estrellas nacientes y los planetas que eventualmente forman.

«Hemos estado estudiando FU Orionis desde las primeras observaciones de ALMA en 2012», añade Hales. Es fascinante tener finalmente respuestas.

Referencia: “Descubrimiento de una serpentina de acreción y un flujo lento de alto ángulo alrededor de FU Orionis” por AS Hales, A. Gupta, D. Ruíz-Rodríguez, JP Williams, S. Pérez, L. Cieza, C. González-Ruilova, JE Pineda, A. Santamaría-Miranda, J. Tobin, P. Weber, Z. Zhu y A. Zurlo, 29 de abril de 2024, La revista de astrofísica.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad31a1

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El cuarteto copia el espacio en Clark para convertirse en el Centro de Aprendizaje Judío Jabad de Evanston

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El cuarteto copia el espacio en Clark para convertirse en el Centro de Aprendizaje Judío Jabad de Evanston
Captura de imagen recortada de Google, noviembre de 2022

En algún momento antes de septiembre, el espacio de 2,300 pies cuadrados en 825 Clark St., anteriormente ocupado por Quartet Copies, probablemente volverá a estar lleno de actividad como el Centro de Aprendizaje Judío Jabad de Evanston.

En una llamada telefónica, el rabino Meir Hecht de Jabad de Evanston confirmó que Jabad compró el espacio a principios de 2024.

Espacio de aprendizaje y biblioteca abiertos al público.

Charles Davidson de Charles Davidson Group presentó la solicitud de análisis de zonificación en línea el 25 de febrero y la solicitud fue aprobada el 11 de marzo.

La solicitud incluía una carta de Hecht, como director de la Fundación de Aprendizaje Judío, que indicaba que el futuro centro de aprendizaje ofrecería clases para adultos diarias y nocturnas, una escuela hebrea para niños los domingos por la mañana, un salón después de la escuela para adolescentes, un salón después de la escuela. un programa de escuela de artes hebreas y una biblioteca abierta de domingo a jueves.

Actualmente, estas actividades se llevan a cabo en los hogares de las personas, en la Universidad Northwestern o en el Centro Comunitario Fleetwood-Jourdain. Hasta la pandemia, el programa de arte extraescolar se llevaba a cabo en las escuelas del Distrito 65. Hecht dijo que está ansioso por ponerlo en marcha nuevamente.

Los servicios de adoración se llevarían a cabo el viernes por la noche y el sábado por la mañana, así como durante los días festivos religiosos. Jabad Evanston ya cuenta con un espacio abierto y sin renovar para séders, almuerzos y servicios de Pesaj, dijo Hecht.

«Además, proporcionaremos a la comunidad una extensa biblioteca judía abierta al público para estudiar y leer», escribió Hecht. “La biblioteca y la sala de estudio/lectura serán un espacio acogedor para los miembros de la comunidad de todas las edades a diario.

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“Esperamos que este nuevo centro de aprendizaje judío sea un faro de luz para toda la comunidad de Evanston. Todos son bienvenidos”, dijo Hecht.

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Comparación de la tripulación comercial Boeing Starliner y SpaceX Dragon de la NASA

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