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Los científicos descubren un fenómeno invisible

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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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¿Cuándo despegarán los astronautas?

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¿Cuándo despegarán los astronautas?
  • La tripulación de Polaris Dawn intentará alcanzar alturas mayores que las alcanzadas por los humanos desde el programa Apolo de la NASA en la década de 1970 y también realizará la primera caminata espacial comercial.
  • El cohete Falcon 9 que transporta al Dragón está programado para despegar entre las 3:38 a.m. y las 7:09 a.m. ET del miércoles desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida.
  • «Falcon y Dragon permanecen sanos y la tripulación continúa lista para su misión de varios días a la órbita terrestre baja», dijo SpacX en las redes sociales.

Una cápsula de SpaceX que transporta a cuatro astronautas comerciales que esperan realizar una caminata espacial pionera no se lanzará hasta al menos el miércoles por la mañana.

La misión Polaris Dawn, un ambicioso viaje de cinco días a las regiones superiores de la órbita de la Tierra, estaba programada para despegar el martes antes de que una fuga de helio detectada obligara a posponerla, dijo SpaceX. dijo el lunes por la tarde en el sitio de redes sociales X.

Cuando la tripulación se lance a bordo de un SpaceX Dragon, será el segundo viaje al espacio para empresario multimillonario Jared Isaacman, quien financió la misión con la empresa de Elon Musk. Isaacman se aventuró previamente en órbita en 2021 a bordo de Inspiration4, la misión que se convirtió en el primer vuelo espacial orbital privado de la historia.

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un raro fósil ha proporcionado información sobre lo que fue un día excepcionalmente desafortunado para una vaca marina prehistórica.

La especie ahora extinta de dugongo, un mamífero marino parecido al manatí, nadaba en el mar hace unos 15 millones de años cuando fue atacada por dos animales: un cocodrilo y un tiburón tigre. Este último dejó uno de sus dientes empalado en el cuerpo de la vaca marina.

Al analizar el fósil descubierto en Venezuela, los investigadores pudieron comprender cómo murió la vaca marina, que pertenecía a un grupo de animales extintos conocido como Culebrtherium.

Su estudiarpublicado el jueves en el Journal of Vertebrate Paleontology, captura un momento en el tiempo que ofrece una visión única del funcionamiento de la cadena alimentaria durante la época del Mioceno temprano y medio, hace entre 11,6 y 23 millones de años.

«Es extremadamente raro encontrar rastros de dos depredadores en un solo espécimen», dijo Aldo Benites-Palomino, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el departamento de paleontología de la Universidad de Zurich, Suiza. “Esto muestra por qué deberíamos explorar fósiles en regiones tropicales como Venezuela. »

Los restos fosilizados (un cráneo parcial y 13 vértebras o columna vertebral) revelaron tres tipos de marcas de mordeduras. Su forma, profundidad y orientación sugerían que fueron creados por dos depredadores: un cocodrilo de tamaño pequeño a mediano y un tiburón tigre.

Según el estudio, la criatura parecida a un cocodrilo atacó primero, con los dientes enterrados profundamente en el hocico de la vaca marina, lo que sugiere que intentó agarrar esa parte de la cara del dugongo para asfixiarlo. Otras dos grandes incisiones curvas indican que el cocodrilo arrastró a la vaca marina, desgarrando su carne.

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Las rayas y cortes en el fósil sugieren que el cocodrilo realizó una «vuelta mortal», un comportamiento giratorio para someter a su presa que también se observa en las especies de cocodrilos existentes.

«Este tipo de marca sólo se produce al morder, en el que se realizan acciones posteriores de rasgar, rodar o agarrar», señalaron los autores del estudio.

Luego, el rinoceronte fue destrozado por un tiburón tigre, que tiene dientes estrechos y no dentados. Puede ser difícil diferenciar entre depredación activa y marcas de carroñero, pero según el estudio, las marcas de mordeduras en todo el cuerpo del rinoceronte y su distribución irregular, así como la variación en profundidad, sugirieron a los investigadores que este era el comportamiento de un carroñero. como un tiburón tigre.

Los científicos confirmaron la identidad del tiburón mediante el descubrimiento de un único diente alojado en el cuello de la vaca marina que pertenecía a una especie extinta de tiburón tigre, Galeocerdo aduncus.

“Tuve que trabajar como científico forense”, recuerda Benites-Palomino.

Sin embargo, el estudio señaló que, dada la naturaleza fragmentaria del esqueleto, no era posible descartar otros escenarios para la desaparición de la vaca marina.

Dean Lomax, paleontólogo de la Universidad de Bristol y de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, que no participó en la investigación, dijo que estaba de acuerdo con los hallazgos del estudio, pero que era difícil distinguir entre el comportamiento carroñero y el comportamiento depredador activo. .

“Por ejemplo, puede que no sea descabellado pensar que el dugongo ya estaba muerto, que pudo haberse alejado flotando y estar hinchado, y luego fue devorado (recogido) por el cocodrilo y el tiburón en diferentes momentos”. dijo Lomax, el autor de “Bloqueados en el tiempo: el comportamiento animal revelado en 50 fósiles asombrosos”, por correo electrónico.

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“A menos que tengamos evidencia directa del dugongo dentro del cocodrilo (como última comida), o de que el cocodrilo y el dugongo mueran en medio del ataque, todavía es intrínsecamente raro decir al 100% si esto fue definitivamente el resultado de un ataque activo o no. que hurgar en la basura”, añadió Lomax.

En aquella época, las vacas marinas podían crecer hasta cinco metros de largo, dijo Benites-Palomino, y su tejido graso habría sido una buena fuente de alimento.

Hoy en día, los cocodrilos, las orcas y los tiburones se alimentan de dugongos y manatíes, principalmente de los jóvenes, porque los adultos son difíciles de matar debido a su tamaño. No está claro qué tipo de cocodrilo pudo haber atacado a la vaca marina. Podría haber sido una especie extinta de caimán o gavial, conocido por sus mocos largos y delgados, pero debió ser de gran tamaño, de 4 a 6 metros de largo.

“Hay varios candidatos. Sudamérica era entonces un paraíso para los cocodrilos”, añade Benites-Palomino.

Un granjero al sur de la ciudad de Coro, Venezuela, notó por primera vez los restos de la vaca marina en un lugar donde antes no se habían descubierto fósiles.

“Al principio no conocíamos la geología del sitio y los primeros fósiles que descubrimos fueron trozos de cráneos. Nos tomó algún tiempo determinar qué eran: cráneos de manatí, que tienen una apariencia bastante inusual”, dijo en un comunicado Marcelo Sánchez-Villagra, coautor del estudio, profesor de paleobiología y director del Instituto y Museo Paleontológico de. la Universidad de Zúrich.

Benites-Palomino dijo que el raro hallazgo demuestra la importancia de la búsqueda de fósiles en América del Sur «no clásica».

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“Hemos estado visitando los mismos sitios de fósiles en América del Norte y China durante mucho tiempo, pero cada vez que trabajamos en estas nuevas áreas, encontramos constantemente nuevos fósiles. »

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

A ambos lados del océano Atlántico, a más de 6.000 kilómetros de distancia, investigadores han descubierto huellas dejadas por dinosaurios que pudieron haber vagado desde África hasta América del Sur cuando los continentes estaban unidos en un supercontinente.

Las más de 260 huellas, ubicadas en Brasil y Camerún, serían parte del Período Cretácico Inferiorsegún un estudio publicado el lunes por el Museo de Historia Natural y Ciencia de Nuevo México.

Las huellas se crearon originalmente a unas 621 millas de distancia sobre una fina capa de limo y arenisca de barro en el antiguo supercontinente Gondwanan, que luego se rompió y formó el Océano Atlántico Sur.

El estudio compartió fotografías de huellas de formas idénticas que parecían provenir de edades y entornos geológicos similares, según descubrió el paleontólogo de la Universidad Metodista del Sur y autor principal del estudio, Louis L. Jacobs.

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