Los científicos de Caltech han puesto en órbita un prototipo de demostración de energía solar espacial como parte de un ambicioso esfuerzo para recolectar energía solar en el espacio y enviar esa energía de regreso a la Tierra, dijeron funcionarios de la Universidad de Pasadena. (Imagen cortesía)

A Equipo de investigación del sur de California vibraban esta semana tras una etapa extraordinaria.

En una especie de momento galáctico a lo Thomas Edison, el equipo de Caltech demostró, por primera vez, la capacidad de transmitir energía de forma inalámbrica a través del espacio y enviar una cantidad detectable a la Tierra.

El experimento solar espacial aún se encuentra en sus etapas de prototipo, pero las implicaciones son potencialmente revolucionarias, dijo Ali Hajimiri, profesor Bren de Ingeniería Eléctrica y Médica en Caltech y codirector del equipo de Space Solar Power Project.

«De la misma manera que Internet ha democratizado el acceso a la información, esperamos que la transferencia de energía inalámbrica democratice el acceso a la energía», dijo Hajimiri, investigador principal del experimento, en un comunicado que anuncia el hito. “No se necesitará ninguna infraestructura de transmisión de energía en el suelo para recibir esta electricidad. Esto significa que podemos enviar energía a regiones y áreas remotas devastadas por guerras o desastres naturales.

Agregó: “Hasta donde sabemos, nadie ha demostrado nunca la transferencia de energía inalámbrica en el espacio, incluso con costosas estructuras rígidas.

De hecho, demostrar con éxito que la energía se puede transmitir de forma inalámbrica a través del espacio abre la puerta para aprovechar la energía del Sol y enviarla a la Tierra.

Con el combustible para cohetes porque el proyecto fue un combustible político: para luchar contra el cambio climático, el gobierno de EE. UU. se comprometió a hacer que su sector energético esté libre de contaminación para 2035.

Tal como están las cosas, las fuentes de energía renovable actuales son incompatibles con los combustibles fósiles. Las células solares, en particular, sufren la atmósfera, las condiciones climáticas y la noche.

Pero durante años, los investigadores se han ocupado de lo que ha sido una solución difícil de alcanzar: en desarrollo durante décadas, la energía solar espacial, el proceso de aprovechar la energía solar en el espacio y transmitir energía lumínica a la tierra utilizando satélites de energía solar, no era solo cosa de ciencia. -fi.

Hace diez años, Caltech formó el Proyecto de energía solar espacial, que culminó en una etapa de lanzamiento el 3 de enero. El lanzamiento confirmó las esperanzas para el futuro de una tecnología que alguna vez se consideró técnicamente posible pero económicamente inviable.

Los funcionarios promocionan el proyecto SSPP de Caltech como un ejemplo de investigación aeroespacial moderna del sector privado en curso.

El proyecto fue financiado en su totalidad por fuentes privadas, desarrollado en una institución privada, y los experimentos fueron lanzados por Momentus, una empresa aeroespacial privada, montada a bordo de una plataforma Momentus.

Pero el proyecto realmente despegó en 2011 cuando el desarrollador inmobiliario multimillonario Donald Bren se acercó a Caltech con una propuesta para financiar la investigación de energía solar espacial. Bren se ha comprometido a donar más de $100 millones durante la vida del proyecto.

Además, Northrup Grumman Corporation, una empresa militar y aeroespacial, lanzó $12,5 millones.

Bren, en el anuncio de la semana pasada, dijo que este paso era un gran paso adelante.

«El arduo trabajo y la dedicación de los brillantes científicos de Caltech han hecho avanzar nuestro sueño de proporcionar al mundo energía abundante, confiable y asequible para el beneficio de toda la humanidad», dijo Bren en el anuncio.

Pero, ¿cómo funciona todo?

El exitoso experimento, conocido como MAPLE, abreviatura de Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment, demostró dos funciones clave: la capacidad de enviar un haz concentrado de energía a los receptores a voluntad y la capacidad de transmitir energía a una ubicación específica en Tierra.

La energía solar espacial consiste en recolectar energía solar en el espacio, convertir esta energía en ondas electromagnéticas y transmitir estas ondas a receptores en la Tierra. La ventaja es que las células solares en el espacio pueden recolectar de ocho a nueve veces más energía que las células solares en la Tierra al eliminar las ineficiencias de la atmósfera, las estaciones y el ciclo día-noche.

El primero de los experimentos MAPLE probó la capacidad de la tecnología para dirigir con éxito un haz de energía a una ubicación específica en el duro entorno del espacio.

Para hacer esto, el equipo de Hajimiri dirigió un haz de microondas desde los conjuntos de transmisores en el espacio a uno de los dos LED que también están a bordo del satélite. Cada LED se encendía individualmente cuando las microondas se dirigían a su receptor, lo que demostraba que el haz podía apuntar con precisión a los objetivos.

Un segundo experimento consistió en dirigir el haz de energía de MAPLE a un receptor en el techo del laboratorio de Moore en el campus de Caltech.

Al asegurarse de que el receptor en la Tierra recogiera la señal en un tiempo y una frecuencia predeterminados, los investigadores de Caltech pudieron concluir que habían recibido con éxito la energía en la Tierra del experimento en órbita.

El equipo de SSPP visualiza un futuro en el que flotas de miles de satélites solares ligeros orbitan el globo, recolectando energía solar y transmitiéndola a receptores en tierra.

Junto con el experimento MAPLE, el satélite Momentus también alberga experimentos que prueban tecnologías fotovoltaicas ultraligeras y estructuras de naves espaciales ligeras y flexibles, las cuales serán parte integral de la realización de esta visión. El equipo SSPP está recopilando resultados adicionales de MAPLE, así como datos de otros experimentos a bordo.

El presidente de Caltech, Thomas F. Rosenbaum, dijo que el hito anunciaba «una ganancia notable para la humanidad: un mundo impulsado por energía renovable ininterrumpida».

Los científicos han dado un importante paso adelante en el estudio de las propiedades de los quarks y gluones, las partículas que forman los núcleos atómicos, al resolver un problema de larga data con un método de cálculo teórico conocido como «calibre axial».[{» attribute=»»>MIT and University of Washington researchers found that the method had mistakenly suggested two properties of quark-gluon plasma were identical. They also made a prediction on gluon distribution measurement, set to be tested in future experiments with the Electron-Ion Collider.

The Science

The building blocks of atomic nuclei are protons and neutrons, which are themselves made of even more fundamental particles: quarks and gluons. These particles interact via the “strong” force, one of the four fundamental forces of nature. They make up the nuclei at the heart of every atom. They also make up forms of hot or dense nuclear matter that exhibit exotic properties. Scientists study the properties of hot and cold nuclear matter in relativistic heavy ion collision experiments and will continue to do so using the future Electron-Ion Collider. The ultimate goal is to understand how complex forms of matter emerge from elementary particles affected by strong forces.

The Impact

Theoretical calculations involving the strong force are complex. One aspect of this complexity arises because there are many ways to perform these calculations. Scientists refer to some of these as “gauge choices.” All gauge choices should produce the same result for the calculation of any quantity that can be measured in an experiment. However, one particular choice, called “axial gauge,” has puzzled scientists for years because of difficulties in obtaining consistent results upon making this choice. This recent study resolves this puzzle and paves the way for reliable calculations of hot and cold nuclear matter properties that can be tested in current and future experiments.

Summary

The exotic form of nuclear matter that physicists study in relativistic heavy ion collisions is called the quark-gluon plasma (QGP). This form of matter existed in the early universe. Physicists explore its properties in heavy ion collision experiments by recreating the extremely high temperatures last seen microseconds after the Big Bang. By analyzing experimental data from the collisions and comparing them with theoretical calculations, physicists can ascertain various properties of the QGP. Using a calculation method called “axial gauge” had previously seemed to imply that two QGP properties that describe how heavy quarks move through the QGP were the same.

Researchers at the Massachusetts Institute of Technology and the University of Washington have now found this implication to be incorrect. The study also carefully analyzed the subtle conditions for when axial gauge can be employed and explained why the two properties are different. Finally, it showed that two distinct methods for measuring how gluons are distributed inside nuclei must yield different results. Gluons are the particles that carry the strong force, This prediction will be tested at the future Electron-Ion Collider.

Reference: “Gauge Invariance of Non-Abelian Field Strength Correlators: The Axial Gauge Puzzle” by Bruno Scheihing-Hitschfeld and Xiaojun Yao, 2 February 2023, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.052302

This work is supported by the Department of Energy Office of Science, Office of Nuclear Physics and by the Office of Science, Office of Nuclear Physics, InQubator for Quantum Simulation (IQuS).

¿Qué tiene 14 lados, está lleno de curvas y puede cubrir perfectamente una superficie sin huecos ni superposiciones? No es un acertijo, es un «vampiro de Einstein».

En marzo, un técnico de impresión jubilado llamado David Smith se encontró con un notable descubrimiento en el mundo de la matemáticas. Encontró un Forma de 13 lados que podría cubrir completamente una superficie sin repetirla. La forma, apodada «el sombrero» por su forma holgadamente afieltrada, fue la culminación de décadas de búsqueda por parte de matemáticos de todo el mundo.

Desde 1961 los matemáticos se preguntaban si tal forma pudiera existir. Al principio, los matemáticos encontraron un conjunto de 20 426 formas que podían encajar mientras creaban un patrón que nunca se repite (a diferencia de las baldosas en el piso de una cocina, que crean un patrón repetitivo). Eventualmente, los matemáticos encontraron un conjunto de 104 formas que podían crear ese mosaico sin repetición.