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De nouveaux matériaux exotiques pourraient être deux supraconducteurs en un – avec de sérieuses applications en informatique quantique
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Le travail a des applications potentielles dans Statistiques quantitativeset offre une nouvelle façon de révéler les secrets de la supraconductivité.
Avec Des physiciens et collègues ont démontré une étrange forme de supraconductivité dans un nouveau matériau que l’équipe a fabriqué il y a à peine un an. Bien que prévu dans les années 1960, ce type de supraconductivité s’est jusqu’à présent avéré difficile à stabiliser. De plus, les scientifiques ont découvert que le même matériau peut être manipulé pour afficher une autre forme tout aussi exotique de supraconductivité.
Le travail a été rapporté dans le numéro du 3 novembre 2021 du magazine tempérer la nature.
La démonstration de la supraconductivité à impulsion finie dans un cristal en couches connu sous le nom de super-réseau naturel signifie que le matériau peut être modifié pour créer différents modèles de supraconductivité dans le même échantillon. Ceci, à son tour, pourrait avoir des implications pour l’informatique quantique et plus encore.
Le matériau devrait également devenir un outil important pour percer les secrets des supraconducteurs non conventionnels. Cela peut être utile pour les nouvelles technologies quantiques. Concevoir de telles techniques est difficile, en partie à cause de la difficulté d’étudier les matériaux qui les composent. Le nouveau matériel pourrait simplifier ces recherches car, entre autres, il est relativement facile à réaliser.
Diagramme montrant trois modes différents de supraconductivité obtenus dans un nouveau matériau synthétisé au MIT. Crédit : Image reproduite avec l’aimable autorisation de Checkelsky Lab
« L’un des sujets importants de nos recherches est que la nouvelle physique provient de nouveaux matériaux », explique Josef Chikilsky, chercheur principal sur le travail et professeur agrégé de physique dans le développement de carrière à Mitsui. Notre rapport initial portait l’an dernier sur cette nouvelle substance. Ce nouveau travail rappelle une nouvelle physique. »
Les co-auteurs de Checkelsky sur l’article actuel incluent l’auteur principal Aravind Devarakonda PhD ’21, qui est maintenant en Université de Columbia. Le travail était une partie essentielle de la thèse de Devarakonda. Les co-auteurs sont Takehito Suzuki, un ancien chercheur au MIT, aujourd’hui Toho University au Japon ; Xiang Fang, chercheur postdoctoral au Département de physique du Massachusetts Institute of Technology. Junpo Chu, étudiant diplômé en physique au Massachusetts Institute of Technology ; David Graf du Laboratoire national de champ magnétique élevé ; Markus Kreiner du RIKEN Center for Emerging Materials Science au Japon ; Liang Fu, professeur adjoint de physique au Massachusetts Institute of Technology ; Euphthymus Cacceiras de l’Université Harvard.
Nouveau matériau quantique
La physique classique peut être utilisée pour expliquer un certain nombre de phénomènes qui sous-tendent notre monde – jusqu’à ce que les choses deviennent adorablement petites. Les particules subatomiques telles que les électrons et les quarks se comportent différemment, de manières encore mal comprises. Entrez dans la mécanique quantique, le domaine qui tente d’expliquer leur comportement et les effets qui en résultent.
Checkelsky et ses collègues ont découvert un nouveau matériau quantique, ou un matériau qui présente les propriétés particulières de la mécanique quantique à l’échelle microscopique. Dans ce cas, le matériau en question est un supraconducteur.
Récemment, explique Checkelsky, il y a eu un boom dans la réalisation de supraconducteurs spéciaux qui sont bidimensionnels, ou juste quelques couches atomiques d’épaisseur. Ces nouveaux supraconducteurs minces sont importants en partie parce qu’ils devraient donner un aperçu de la supraconductivité elle-même.
Mais il y a des défis. Par exemple, les matériaux d’une épaisseur ne dépassant pas quelques couches atomiques sont difficiles à étudier car ils sont très sensibles. Pourrait-il y avoir une autre approche pour sonder leurs secrets ?
Le nouveau matériau fabriqué par Checkelsky et ses collègues peut être considéré comme l’équivalent supraconducteur d’un couche de gâteau, où une couche est une couche ultra-mince d’un matériau supraconducteur, et la suivante est une couche d’espacement super-mince qui la protège. L’empilement de ces couches les unes sur les autres donne un gros cristal (cela se produit naturellement lorsque les éléments constitutifs soufre, niobium et baryum sont chauffés ensemble). « Et ce cristal macroscopique, que je peux tenir dans ma main, se comporte comme un supraconducteur bidimensionnel. C’était tellement incroyable », dit Czekelski.
De nombreux capteurs que les scientifiques utilisent pour étudier les supraconducteurs bidimensionnels sont difficiles à utiliser sur des matériaux atomiquement minces. Étant donné que le nouveau matériau est trop grand, « nous avons maintenant de nombreux outils [to characterize it] », dit Chikilsky. En effet, pour les travaux présentés dans le présent article, les scientifiques ont utilisé une technique qui nécessitait d’énormes échantillons.
Des supraconducteurs étranges
Le supraconducteur transporte la charge d’une manière spéciale. Au lieu d’un seul électron, deux électrons liés ensemble portent la charge dans ce qu’on appelle la paire de Cooper. Cependant, tous les supraconducteurs ne sont pas identiques. Certaines formes inhabituelles de supraconductivité ne peuvent apparaître que lorsque les paires de Cooper se déplacent sans entrave à travers la matière sur des distances relativement longues. Plus la distance est longue, plus le matériau sera « propre ».
Le matériel de l’équipe Checkelsky est très propre. En conséquence, les physiciens étaient impatients de voir s’il pouvait montrer l’état inhabituel de la supraconductivité, ce qu’il fait. Dans le présent article, l’équipe démontre que leur nouveau matériau est un supraconducteur à impulsion finie lorsqu’un champ magnétique est appliqué. Ce type particulier de supraconductivité, qui a été proposé dans les années 1960, est resté un aimant pour les scientifiques.
Aravind Devarakonda PhD ’21 est l’auteur principal d’un article de recherche décrivant une forme particulière de supraconductivité. Crédit : Dennis Paest
Alors que la supraconductivité est généralement détruite par des champs magnétiques modestes, un supraconducteur à impulsion finie peut persister davantage en formant un motif régulier de régions avec beaucoup de paires de Cooper et de régions sans. Il s’avère que ce type de supraconducteur peut être manipulé pour former une variété de motifs inhabituels lorsque les paires de Cooper se déplacent entre des orbitales de mécanique quantique connues sous le nom de niveaux de Landau. Cela signifie, dit Chikilsky, que les scientifiques devraient désormais être en mesure de créer différents modèles de supraconductivité dans le même matériau.
« C’est une expérience incroyable capable de démontrer le mouvement des paires de Cooper entre les niveaux de Landau dans un supraconducteur, quelque chose qui n’a jamais été observé auparavant. Honnêtement, je ne m’attendais pas à voir cela dans un cristal que vous pouvez tenir dans votre main, donc cela est très excitant. Pour observer cet effet insaisissable, les auteurs doivent effectuer des mesures minutieuses et de haute précision sur un supraconducteur bidimensionnel unique qu’ils ont découvert précédemment. C’est une réalisation remarquable, non seulement en termes de difficulté technique, mais aussi en termes d’intelligence, dit Kyle Sheen, professeur de physique à l’Université Cornell.
De plus, les physiciens ont réalisé que leur matériau contenait également des composants d’un autre type exotique de supraconductivité. La supraconductivité topologique implique le mouvement de la charge le long des bords ou des frontières. Dans ce cas, cette charge peut voyager le long des bords de chaque motif supraconducteur interne.
L’équipe de Checkelsky travaille actuellement pour voir si leur matériau est effectivement capable de supraconductivité topologique. Si tel est le cas, » Pouvons-nous combiner les deux nouveaux types de supraconductivité ? Qu’est-ce que cela pourrait apporter ? « , demande Chekelsky.
Il conclut que « la réalisation de ce nouveau matériel a été très intéressante ». « Au fur et à mesure que nous comprenions mieux ce qu’il pouvait faire, il y a eu un certain nombre de surprises. C’est vraiment excitant quand de nouvelles choses arrivent auxquelles nous ne nous attendons pas. »
Référence : « Empreintes digitales des niveaux bosoniens de Landau dans un supraconducteur à impulsion finie » par A. 3 novembre 2021, tempérer la nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-03915-3
Ce travail a été soutenu par la Gordon and Betty Moore Foundation, l’Office of Naval Research, le US Department of Energy (DOE) Office of Science, la National Science Foundation (NSF) et le Rutgers Center for Material Theory.
Les calculs ont été faits à l’Université de Harvard. D’autres parties du travail ont été effectuées au National High Magnetic Field Laboratory, qui est soutenu par la NSF, l’État de Floride et le ministère de l’Énergie.
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
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La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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