Connect with us

Horoscopo

Una nueva fase de la materia

Published

on

Una nueva fase de la materia

Los físicos han descubierto una nueva fase de la materia, el «estado líquido de bose quiral». Este estado, descubierto a través de la exploración de la frustración cinética en los sistemas cuánticos, exhibe propiedades sólidas como el espín de electrones inmutable y el entrelazamiento de largo alcance. El descubrimiento, que requiere altos campos magnéticos para la observación, amplía nuestra comprensión del mundo físico y podría tener aplicaciones en la codificación de datos digitales tolerantes a fallas.

Para los físicos experimentales, la frustración cuántica lleva a un descubrimiento fundamental

«El estado líquido de bose quiral» es una nueva fase de la materia, según el profesor Amherst de la UMass.

Un equipo de físicos, incluido el profesor asistente de la Universidad de Massachusetts, Tigran Sedrakyan, anunció recientemente en la revista Naturaleza que han descubierto una nueva fase de la materia. Llamado «el estado quiral de líquido bose», este descubrimiento abre una nueva vía en el esfuerzo de siglos para comprender la naturaleza del mundo físico.

En condiciones cotidianas, la materia puede ser un sólido, un líquido o un gas. Pero una vez que te aventuras más allá de lo cotidiano, a temperaturas que se aproximan[{» attribute=»»>absolute zero, things smaller than a fraction of an atom or which have extremely low states of energy—the world looks very different. “You find quantum states of matter way out on these fringes,” says Sedrakyan, “and they are much wilder than the three classical states we encounter in our everyday lives.”

Sedrakyan has spent years exploring these wild quantum states, and he is particularly interested in the possibility of what physicists call “band degeneracy,” “moat bands” or “kinetic frustration” in strongly interacting quantum matter.

Moat Band Rendering

Rendering of the moat band, which frustrates particles and leads to the chiral bose-liquid state. Credit: Tigran Sedrakyan

Typically, particles in any system bump into each other, and in so doing they cause predictable effects, like billiard balls knocking into each other and then reacting in a predictable pattern. In other words, the effects and the particles are correlated. But in a frustrated quantum system, there are infinite possibilities that stem from the interaction of particles—perhaps the billiard ball levitates or zooms off at an impossible angle—and some of these infinite possibilities can lead to novel quantum states.

What Sedrakyan and his colleagues have done is to engineer a frustration machine: a bilayer semiconducting device. The top layer is electron-rich, and these electrons can move freely. The bottom layer is filled with “holes,” or places that a roving electron can occupy. Then the two layers are brought extremely close together—interatomic close.

If the number of electrons in the top layer and holes in the bottom layer were equal, then you would expect to see the particles acting in a correlated manner, but Sedrakyan and his colleagues designed the bottom layer so that there is a local imbalance between the number of electrons and holes in the bottom layer. “It’s like a game of musical chairs,” Sedrakyan says, “designed to frustrate the electrons. Instead of each electron having one chair to go to, they must now scramble and have many possibilities in where they ‘sit’”.

This frustration kicks off the novel chiral edge state, which has a number of surprising characteristics. For instance, if you cool quantum matter in a chiral state down to absolute zero, the electrons freeze into a predictable pattern, and the emergent charge-neutral particles in this state will all either spin clockwise or counterclockwise. Even if you smash another particle into one of these electrons, or you introduce a magnetic field, you can’t alter its spin—it’s surprisingly robust and can even be used to encode digital data in a fault-tolerant way.

Even more surprising is what happens when an outside particle does smash into one of the particles in the chiral edge state. To return to the billiard-ball metaphor, you would expect to send the eight-ball flying when the cue ball smacks into it. But if the pool balls were in a chiral bose-liquid state, all 15 of them would react in exactly the same way when the eight-ball was struck. This effect is due to the long-range entanglement present in this quantum system.

It is difficult to observe the chiral bose-liquid state, which is why it has remained hidden for so long. To do so, the team of scientists, including theoretical physicists Rui Wang and Baigeng Wang (both of Nanjing University) as well as experimental physicists Lingjie Du (Nanjing University) and Rui-Rui Du (Peking University) designed a theory and an experiment that used an extremely strong magnetic field that is capable of measuring the movements of the electrons as they race for chairs.

“On the edge of the semiconductor bilayer, electrons and holes move with the same velocities,” says Lingjie Du. “This leads to helical-like transport, which can be further modulated by external magnetic fields as the electron and hole channels are gradually separated under higher fields.” The magneto-transport experiments therefore successfully reveal the first piece of evidence of the chiral bose-liquid, which the authors also call the “excitonic topological order” in the published paper.

Reference: “Excitonic topological order in imbalanced electron–hole bilayers” by Rui Wang, Tigran A. Sedrakyan, Baigeng Wang, Lingjie Du and Rui-Rui Du, 14 June 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06065-w

This work was supported by the National Key R&D Program of China, the National Natural Science Foundation of China, the Program for Innovative Talents and Entrepreneurs in Jiangsu, the Xiaomi Foundation, the Chinese Academy of Sciences, and the National Science Foundation.

READ  James Webb vs Hubble Universe Pictures muestra una gran mejora

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Horoscopo

Encontrado el indicio más prometedor de vida en otro planeta, cortesía de James Webb

Published

on

Encontrado el indicio más prometedor de vida en otro planeta, cortesía de James Webb

Los científicos se están centrando en detectar sulfuro de dimetilo (DMS) en su atmósfera.

El Telescopio Espacial James Webb (JWST), el telescopio más potente jamás lanzado, está a punto de comenzar una misión de observación crucial en la búsqueda de vida extraterrestre.

Como se informó Los tiempos, El telescopio enfocará un planeta distante que orbita una estrella enana roja, K2-18b, ubicada a 124 años luz de distancia.

K2-18b ha atraído la atención de los científicos debido a su potencial para albergar vida. Se cree que es un mundo cubierto de océanos que es aproximadamente 2,6 veces más grande que la Tierra.

El elemento clave que buscan los científicos es el sulfuro de dimetilo (DMS), un gas con características fascinantes. Según la NASA, en la Tierra el DMS es “producido únicamente por la vida”, principalmente por el fitoplancton marino.

La presencia de DMS en la atmósfera de K2-18b sería un descubrimiento importante, aunque el Dr. Nikku Madhusudhan, astrofísico principal del estudio en Cambridge, advierte contra sacar conclusiones precipitadas. Aunque los datos preliminares del JWST sugieren una alta probabilidad (más del 50%) de la presencia de DMS, se necesitan más análisis. El telescopio pasará ocho horas observando este viernes, seguidas de meses de procesamiento de datos antes de poder encontrar una respuesta definitiva.

La ausencia de un proceso natural, geológico o químico que se sepa que genera DMS en ausencia de vida añade peso al entusiasmo. Sin embargo, incluso si se confirma, la gran distancia de K2-18b presenta un obstáculo tecnológico. Viajando a la velocidad de la nave espacial Voyager (60.000 kilómetros por hora), una sonda tardaría 2,2 millones de años en llegar al planeta.

READ  Se abre el espacio de coworking Malin en Wedgewood-Houston

A pesar de la inmensa distancia, la capacidad del JWST para analizar la composición química de la atmósfera de un planeta mediante el análisis espectral de la luz de las estrellas que se filtra a través de sus nubes proporciona una nueva ventana al potencial de vida más allá de la Tierra. Esta misión tiene el potencial de responder a la antigua pregunta de si estamos realmente solos en el universo.

Las próximas observaciones también pretenden aclarar la existencia de metano y dióxido de carbono en la atmósfera de K2-18b, resolviendo potencialmente el «problema de metano faltante» que ha desconcertado a los científicos durante más de una década. Si bien continúa el trabajo teórico sobre las fuentes no biológicas del gas, se esperan conclusiones definitivas dentro de cuatro a seis meses.

Continue Reading

Horoscopo

Primer vuelo del astronauta Boeing Starliner: actualizaciones en vivo

Published

on

Primer vuelo del astronauta Boeing Starliner: actualizaciones en vivo

Actualizar

Los astronautas del primer Starliner completan el ensayo general antes del lanzamiento el 6 de mayo.

Los astronautas de la NASA Butch Wilmore y Suni Williams completaron un importante ensayo general antes de su histórico lanzamiento en Boeing Starliner no antes del 6 de mayo, anunciaron funcionarios de la agencia el viernes 26 de abril, horas después de que terminara el ensayo.

«Wilmore y Williams completaron una serie de pasos el día del lanzamiento, incluido vestirse, trabajar en un simulador de cabina y utilizar el mismo software que se utilizará durante el lanzamiento», añadió. Los funcionarios de la NASA escribieron en una publicación de blog el viernes 26 de abril.

El ensayo tuvo lugar en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Orlando, Florida, e incluyó un procedimiento de cuenta atrás con la nave espacial Starliner, que se encuentra encima del cohete Atlas V de United Launch Alliance que lo llevará a la Estación Espacial Internacional (ISS).

La prueba de vuelo tripulada de una semana de duración completó con éxito su revisión final de preparación para el vuelo con la NASA el jueves 25 de abril. CFT, la primera misión Starliner con astronautas, tiene como objetivo certificar la nave espacial para misiones de seis meses a la ISS que podrían comenzar ya en 2025. Lea más sobre el lanzamiento de Starliner aquí en Space.com.

Los astronautas de Starliner llegan al sitio de lanzamiento

Los astronautas de la prueba de vuelo de la tripulación de Boeing Butch Wilmore (izquierda) y Suni Williams, ambos de la NASA, llegan al Centro Espacial Kennedy de la agencia en Florida el 25 de abril a bordo de un avión T-38 antes de su lanzamiento. (Crédito de la imagen: NASA)

Los dos astronautas de la NASA que volarán a bordo de la primera nave espacial Starliner tripulada de Boeing han llegado al Centro Espacial Kennedy en Florida para preparar su histórico lanzamiento a la Estación Espacial Internacional el próximo 6 de mayo.

READ  Sonda Hope Mars de los Emiratos Árabes Unidos: vea en vivo cómo una nave espacial histórica golpea el planeta rojo

El comandante de pruebas de vuelo de la tripulación del Boeing Starliner, Butch Wilmore, y la piloto Sunita Williams aterrizaron su avión supersónico T-38 de la NASA en el Centro de Lanzamiento y Aterrizaje del centro espacial después de un corto vuelo desde Ellington Field en Houston, cerca del Centro Espacial Johnson.

Los astronautas se lanzarán a la ISS a bordo del Starliner de Boeing y un cohete Atlas V desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 41 en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral, cerca de KSC. Su misión de una semana a la ISS es un crucero de prueba final para que el Starliner de Boeing demuestre que está listo para los vuelos operativos de la tripulación de la NASA. Al final de la misión, Starliner se lanzará en paracaídas a la Tierra y aterrizará en el suroeste de Estados Unidos.

Continue Reading

Horoscopo

La NASA publica impresionantes time-lapses de supernovas que muestran 20 años en 20 segundos

Published

on

La NASA publica impresionantes time-lapses de supernovas que muestran 20 años en 20 segundos

La NASA ha lanzado dos nuevas películas que muestran observaciones cambiantes de dos fuentes bien conocidas en el cielo: Casiopea A y la Nebulosa del Cangrejo. Los dos protagonistas son los restos de estrellas masivas que se convirtieron en supernovas en nuestra galaxia. Los vídeos a intervalos condensan 20 años de datos del telescopio de rayos X Chandra en sólo 20 segundos espectaculares.

La explosión que creó la Nebulosa del Cangrejo apareció en nuestro cielo hace casi 1.000 años, en 1054. Fue reportada por astrónomos chinos y muchos otros en todo el mundo (la falta de menciones en Europa podría tener que ver con la Iglesia Católica). La supernova dejó un púlsar y Chandra pudo rastrear los cambios muy energéticos alrededor de este objeto extremo entre 2000 y 2022.

Esto ya es extraordinario, y se realizarán aún más observaciones, ya que el chorro visible en las observaciones de 2022 será rastreado nuevamente a finales de este año.

El púlsar en el centro de la Nebulosa del Cangrejo visto a lo largo del tiempo.

Crédito de la imagen: NASA/CXC/SAO; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt, J. Major, A. Jubett, K. Arcand

Cassiopeia A es un remanente de supernova mucho más joven. Era visible desde la Tierra hace 340 años y Chandra también lo ha estado observando desde 2000. Las observaciones anteriores que mostraban sus cambios se centraban en el período de 2000 a 2013, pero en el nuevo lapso de tiempo esto se ha extendido hasta 2018. Las ondas de choque son visibles en observaciones, donde las partículas se aceleran y emiten rayos X.

Casiopea A tiene una estrella de neutrones en su corazón, descubierta por Chandra poco después del lanzamiento del telescopio en 1999. Las observaciones fueron esenciales para ayudarnos a comprender mejor cómo las estrellas se convierten en supernovas y cómo se forman estrellas de neutrones y púlsares regulares durante este proceso.

Las imágenes de Cassiopeia A fueron reprocesadas recientemente con una nueva técnica que llevó la aguda visión de Chandra al límite. Las dos nuevas películas muestran la capacidad de Chandra para demostrar observaciones y datos capturados durante un período humano.

El artículo que describe la nueva técnica de imagen se publica en La revista de astrofísica.

Continue Reading

Trending