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Los científicos descubren un fenómeno invisible

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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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NASA, la misión de astronautas SpaceX Crew-5 llega a la Estación Espacial Internacional

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Misión SpaceX Crew-5 de la NASA llegó a la Estación Espacial Internacional el jueves por la tarde.

La agencia dijo que la nave espacial Dragon Endurance atracó en el resort poco después de las 5 p.m. ET.

Después de que Dragon se conectara al módulo Harmony, la escotilla se abrió a las 6:49 p. m. ET, luego de las comprobaciones de fugas y la presurización estándar.

Los astronautas de la NASA Nicole Mann y Josh Cassada, el astronauta de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón Koichi Wakata y la cosmonauta de Roscosmos Anna Kikina se han unido a la tripulación de la Expedición 68.

LA NASA, LA MISIÓN SPACEX CREW-5 SE LANZA A LA ESTACIÓN ESPACIAL

Los astronautas de la NASA Nicole Mann y Josh Cassada, el astronauta de la JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón) Koichi Wakata y la cosmonauta de Roscosmos Anna Kikina llegaron a la Estación Espacial Internacional el jueves 6 de octubre. (Crédito: NASA TV/Fox News)

Durante un breve período, el número de tripulaciones del laboratorio en órbita aumentará a 11 personas hasta la salida de Crew-4.

Esta salida debería tener lugar en aproximadamente una semana.

astronauta de la NASA Nicole Mann

La astronauta de la NASA Nicole Mann ingresa a la estación espacial menos de dos horas después de atracar la nave de la tripulación Dragon Endurance en el puerto delantero del módulo Harmony. (Crédito: televisión de la NASA)

SpaceX y el cohete Falcon 9 de Endurance lanzado desde el Complejo de Lanzamiento 39A en el Centro Espacial Kennedy con sede en Florida al mediodía ET.

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El viaje a la estación espacial duró 29 horas y la tripulación tiene programada una estadía de hasta seis meses antes de regresar a la Tierra el próximo año.

Lanzamiento de SpaceX Crew-5

La nave de la tripulación SpaceX Endurance sobre el cohete Falcon 9 despega del Centro Espacial Kennedy en Florida llevando a cuatro miembros de la Tripulación-5 a la estación espacial. (Crédito: NASA/Joel Kowsky)

«Fue un lanzamiento excepcional», dijo Joel Montalbano, gerente del programa de la Estación Espacial Internacional en el Centro Espacial Johnson. «Simplemente un día fantástico para estar en un vuelo espacial tripulado».

Crew-5 marca el primer vuelo espacial para Mann, Cassada y Kikina, y el quinto para Wakata.

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Mann se convirtió en la primera mujer nativa americana en el espacio.

Era la primera vez en 20 años que un ruso hacía autostop desde el Centro Espacial Kennedy.

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Space Machines Company se asocia con Anywaves

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Antena de banda S Anywaves. Crédito: Anywaves

Edimburgo, 6 de octubre de 2022. – La empresa australiana de logística y transporte espacial Space Machines Company (SMC) se asoció con el fabricante de equipos de antena Anywaves para respaldar su primera misión en el segundo trimestre de 2023, dijo SMC.

SMC eligió a SpaceX como proveedor de lanzamiento para su misión Roll Out. Mientras tanto, SMC probará la capacidad de su vehículo de transferencia orbital (OTV) Optimus de 270 kg. La OTV proporcionará servicios de logística en el espacio y mejorará las capacidades de proveedor de servicios de última milla de la empresa. La demostración también será una oportunidad para que SMC obtenga soluciones de calificación y prueba de vuelo para varias cargas útiles y clientes.

El Optimus OTV es una de las naves espaciales comerciales más grandes diseñadas, fabricadas y ensambladas en Australia, según SMC.

Las antenas de telemetría, seguimiento y control (TT&C) de banda S de Anywaves permitirán a SMC proporcionar comunicaciones con estaciones terrestres. Las antenas aseguran que la conexión se mantenga incluso durante las fases críticas de la misión. También protegen el enlace descendente de telemetría esencial al tiempo que proporcionan autoridad de mando sobre la nave espacial.

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Los valles antiguos pueden mostrar cómo los casquetes polares responderán al cambio climático: NPR

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Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images


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Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Durante las edades de hielo de la Tierra, gran parte de América del Norte y el norte de Europa estaban cubiertos por enormes glaciares.

Hace unos 20.000 años, estos casquetes polares comenzaron a derretirse rápidamente y el agua resultante tuvo que ir a alguna parte, a menudo debajo de los glaciares. Con el tiempo, se formaron enormes valles bajo el hielo para drenar el agua del hielo.

Un nuevo estudio sobre cómo se derritieron los glaciares después de la última edad de hielo podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo podrían reaccionar los casquetes polares actuales al calor extremo resultante del cambio climático, dicen los autores del estudio.

El estudio publicado esta semana en Revisiones de Ciencias del Cuaternarioayudó a aclarar cómo, y con qué rapidez, se formaron estos canales.

«Nuestros resultados muestran, por primera vez, que el mecanismo más importante es probablemente el derretimiento del verano en la superficie del hielo, que llega al lecho a través de grietas o conductos similares a chimeneas y luego fluye bajo la presión de la capa de hielo para cortar el hielo». canales”, dijo Kelly Hogan, coautora y geofísica del British Antarctic Survey.

Investigadores han descubierto miles de valles bajo el Mar del Norte

Al analizar los datos de reflexión sísmica en 3D recopilados originalmente como parte de las evaluaciones de riesgo para las compañías de petróleo y gas, los investigadores han descubierto miles de valles en el Mar del Norte. Estos valles, algunos de los cuales datan de hace millones de años, ahora están profundamente enterrados bajo el lodo del lecho marino.

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Algunos de los canales eran enormes, tan grandes como 90 millas de ancho y tres millas de ancho («varias veces más grandes que el lago Ness», el grupo de investigación con sede en el Reino Unido anotó).

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico


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James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Lo que más sorprendió a los investigadores, dijeron, fue la rapidez con la que se formaron estos valles. Cuando el hielo se derritió rápidamente, el agua esculpió los valles durante cientos de años, a la velocidad del rayo, en términos geológicos.

«Este es un hallazgo emocionante», dijo el autor principal James Kirkham, investigador de BAS y la Universidad de Cambridge. «Sabemos que estos valles dramáticos se excavaron durante la agonía de los casquetes polares. Usando una combinación de técnicas de imágenes subterráneas de última generación y un modelo de computadora, aprendimos que los valles de los túneles pueden erosionarse rápidamente debajo de las capas de hielo. experimentando un calor extremo”,

Tradicionalmente se cree que los canales de agua de deshielo estabilizan los glaciares que se derriten y, por extensión, el aumento del nivel del mar, al ayudar a amortiguar el colapso de las capas de hielo, dijeron los investigadores.

Los nuevos hallazgos podrían complicar este panorama. Pero la velocidad a la que se formaron los canales significa que su inclusión en los modelos actuales podría ayudar a mejorar la precisión de las predicciones sobre el derretimiento actual de la capa de hielo, agregaron los autores.

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Hoy en día, solo quedan dos grandes casquetes polares: Groenlandia y la Antártida. La velocidad a la que se derriten es probable que aumente a medida que el clima se calienta.

«La pregunta crítica ahora es si este flujo ‘adicional’ de agua de deshielo a través de los canales hará que nuestras capas de hielo fluyan más rápido o más lento hacia el mar», dijo Hogan.

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