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Des physiciens découvrent une particule hybride dans un matériau magnétique bidimensionnel inhabituel

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Des physiciens du Massachusetts Institute of Technology ont découvert un autre type de particule hybride : un mélange d’un électron et d’un phonon. Cette particule hybride a été découverte dans un matériau magnétique bidimensionnel inhabituel – le trisulfure de nickel-phosphore (NiPS3).

Les scientifiques ont appelé la force entre l’électron et le phonon une gomme ou une liaison. Cette force est dix fois plus puissante que tout autre hybride électron-phonon connu à ce jour.

La liaison d’exception de cette particule hybride indique que l’électron et le phonon peuvent être accordés l’un en face de l’autre. et en même temps, Électron Les changements affectent le téléphone et vice versa. Un tel double contrôle pourrait permettre aux scientifiques d’affiner ses propriétés électriques et magnétiques.

Selon les scientifiques, la manipulation des propriétés de NiPS3 via la particule hybride récemment découverte pourrait un jour être utile en tant que nouveau type de semi-conducteur magnétique.

Noah Gedik, professeur de physique à avec, Il a dit, « Imaginez si nous pouvions stimuler un électron et que nous ayons magnétisme Répondre. Ensuite, vous pouvez rendre les appareils complètement différents de la façon dont ils fonctionnent aujourd’hui.

« Le mouvement des électrons et autres particules subatomiques est généralement très rapide à imager, même avec L’appareil photo le plus rapide du monde. Le défi est similaire à prendre une photo d’une personne qui court. L’image résultante est floue car l’obturateur, qui permet à la lumière de capturer l’image, n’est pas assez rapide et la personne travaille toujours dans le cadre avant que l’obturateur ne puisse prendre une photo nette. « 

Vue d’artiste d’électrons localisés dans les orbitales d interagissant fortement avec les ondes vibratoires du réseau (phonons). La structure lobée représente le nuage d’électrons d’ions nickel dans NiPS3, également connu sous le nom d’orbitales. Les ondes émises par la structure orbitale représentent les vibrations des phonons. Les lignes rougeoyantes indiquent la formation d’un état associé entre les électrons et les vibrations du réseau. Photo : Emre Ergecin

Les physiciens ont résolu ce problème avec un laser ultrarapide. Le laser émet des impulsions lumineuses qui ne durent que 25 femtosecondes.

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L’impulsion laser a été divisée en deux impulsions distinctes et dirigée vers un échantillon NiPS3.

Les physiciens accordaient chaque impulsion avec un léger retard les uns par rapport aux autres. Tandis que le premier stimulait ou  » donnait un coup de pied  » à l’échantillon, le second captait la réponse de l’échantillon avec une résolution temporelle de 25 femtosecondes. De cette façon, ils peuvent créer des « films » ultrarapides à partir desquels les interactions de diverses particules au sein de la matière peuvent être déduites.

Plus précisément, l’équipe a mesuré la quantité exacte de lumière réfléchie par l’échantillon en fonction du temps entre les deux impulsions. Des changements de réflexion se produisent en présence de particules hybrides. Cela s’est produit lorsque l’échantillon a été refroidi en dessous de 150 degrés Kelvin lorsque le matériau est devenu antimagnétique.

Emre Ergeçen du Massachusetts Institute of Technology a déclaré : « Nous avons découvert que cette particule hybride n’était visible qu’en dessous d’une certaine température lorsque le magnétisme était activé. »

Puis l’équipe a changé le rythme du premier laser. Ils l’ont fait pour identifier certains composants de la particule. Il a été découvert qu’une particule hybride devient visible lorsque la fréquence de la lumière réfléchie se situe autour d’un type spécifique de transition connu pour se produire lorsqu’un électron se déplace entre deux orbitales d.

L’équipe a également noté l’espacement du motif périodique visible dans le spectre de la lumière réfléchie. Ils trouvent qu’elle correspond à l’énergie d’un certain type de phonon. Ceci a confirmé que la particule hybride porte une excitation des électrons orbitaux d et de ce phonon spécifique.

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Pater Elias au Massachusetts Institute of Technology Il a ditEt « Un moyen potentiel d’exploiter cette particule hybride est qu’elle peut vous permettre de vous coupler à un composant et de régler indirectement l’autre. De cette façon, vous pouvez modifier les propriétés d’un matériau, telles que l’état magnétique du système. « 

Référence de la revue :

  1. Ergeçen, E., Ilyas, B., Mao, D. et al. États de liaison électron-phonon sombre illuminés magnétiquement dans des antiaimants de van der Waals. Nat Commun 13, 98 (2022). EST CE QUE JE: 10.1038 / s41467-021-27741-3

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La planète Phoenix, semblable à Neptune, déroute les astronomes avec son atmosphère

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La planète Phoenix, semblable à Neptune, déroute les astronomes avec son atmosphère

Cette découverte remet en question les théories traditionnelles sur la façon dont les planètes vieillissent dans des environnements extrêmes et radioactifs.

Les astronomes ont découvert une planète en dehors de notre système solaire qui est si chaude par rapport à son étoile hôte que son atmosphère extrêmement gonflée aurait dû être réduite à une roche nue il y a des milliards d’années. Cependant, l’air épais de la planète a toléré le rayonnement massif de son étoile pendant des milliards d’années, remettant en question les théories traditionnelles sur la façon dont les planètes vieillissent dans des environnements extrêmes et remplis de radiations.

Le « Neptune chaud » récemment découvert fait un peu plus de six fois la taille de la Terre et orbite suffisamment près de son étoile pour qu’une année ne dure qu’environ quatre jours. Les planètes gonflées de la taille de Neptune avec des orbites étroites sont rares à découvrir, car les modèles prédisent que le rayonnement des étoiles prive les planètes de leur atmosphère, exposant souvent des surfaces rocheuses nues. Cependant, la planète vieille de 6 milliards d’années, qui orbite autour de son étoile six fois plus près que Mercure ne tourne autour de notre soleil, possède une atmosphère sensiblement gonflée, riche en hydrogène et en hélium.

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Bien qu’officiellement désigné TIC365102760 b, l’équipe de découverte l’a surnommé le Phénix pour sa persistance à survivre au rayonnement massif de l’étoile.

« Cette planète n’évolue pas comme nous le pensions », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Samuel Grunblatt, de l’Université Johns Hopkins, dans un article. déclaration. « Nous ne savons pas pourquoi il a encore une atmosphère alors que d’autres Neptunes chauds, plus petits et plus denses, semblent perdre leur atmosphère dans des environnements beaucoup moins extrêmes. »

Phoenix a été repéré par TESS

Phoenix a été découvert par la NASA Transit du satellite d’étude des exoplanètes (TESS) lorsque le télescope enregistrait des creux visibles dans la lumière des étoiles chaque fois que Phoenix traversait la face de son étoile. Les opérations de suivi avec l’observatoire Keck sur le volcan Mauna Kea à Hawaï ont permis de confirmer cette découverte.

L’étoile hôte sera probablement beaucoup moins active que ne le prédisent les modèles, ce qui pourrait retarder la vitesse à laquelle l’atmosphère de Phoenix s’échappe dans l’espace, selon un article publié la semaine dernière dans la revue Phoenix. Revue astronomique Signalez la découverte.

Au lieu de cela, les chercheurs suggèrent que Phoenix aurait pu se trouver sur une orbite plus grande et plus éloignée de l’étoile il y a quelques milliards d’années, lorsque l’étoile brillait plus fréquemment qu’aujourd’hui. La planète aurait pu conserver son atmosphère en évitant la phase la plus active de l’étoile et en migrant vers son orbite actuelle de quatre jours. Cependant, on ne sait pas ce qui aurait poussé Phoenix à avoir ce motif ; Les chercheurs affirment qu’il n’y a aucune autre planète connue dans le système et que l’orbite de Phoenix n’est pas très elliptique, comme on pourrait s’y attendre d’une planète en migration.

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Observations d’autres planètes renflées de la taille de Neptune Suggérer Les étoiles en rotation lente ne parviennent pas à évaporer l’atmosphère de leurs planètes. Par exemple, à la fin de l’année dernière, une autre équipe d’astronomes étudiant LTT 9779 b, une planète renflée similaire qui orbite autour de son étoile hôte pendant moins d’une journée, a découvert que l’étoile tournait à une vitesse d’un kilomètre par seconde – la vitesse d’un escargot. par rapport à 100 kilomètres par seconde. -seconde rotation (ou environ 62 miles par seconde) pour la plupart des étoiles chaudes. On sait que les étoiles à rotation rapide s’enflamment plus souvent, entraînant une perte rapide d’atmosphère au profit des planètes proches.

Dans 100 millions d’années, Phénix se rapprochera progressivement de son étoile avant d’être finalement englouti par celle-ci – un destin qui attend de nombreux mondes, dont la Terre. Il reste environ 4,5 milliards d’années à notre planète avant que notre Soleil ne manque d’hydrogène et ne se dirige vers une géante rouge, engloutissant toutes les planètes jusqu’à Mars (qui restera probablement attachée au Soleil après sa mort).

La nouvelle étude révèle qu’il n’y a aucun signe que Phoenix ait déjà commencé à glisser vers son étoile. Seules deux autres planètes ont été découvertes sur le chemin de l’anéantissement, dont un monde appelé Kepler-1658b, sur lequel les astronomes orbitent. appréciation Il se contracte à un rythme minime de 131 millisecondes par an.

« Nous ne comprenons pas très bien le stade avancé de l’évolution des systèmes planétaires », a déclaré Gronblatt. « Cela nous indique que l’atmosphère terrestre ne se développera probablement pas exactement comme nous le pensions. »

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Les tubes de lave et le gel d’eau découverts sur Mars offrent une double opportunité de rechercher la vie

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Les tubes de lave et le gel d’eau découverts sur Mars offrent une double opportunité de rechercher la vie
Olympus Mons est vu ici sur une image du vaisseau spatial Trace Gas Orbiter avec du givre sur son sommet. PC ESA DLR FU Université de Berlin, Berlin.

Reproduit avec la permission de Le monde en généralun site d’actualités sur la nature, la politique, la science, la santé et les voyages.

Cependant, d’autres preuves de la présence d’eau liquide sur Mars ont été découvertes par une sonde spatiale européenne sous la forme de milliers de gallons de givre à l’intérieur des caldeiras des volcans martiens.

L’équipe internationale d’astronomie a qualifié pour la première fois ces taches de gel d’eau de « grandes » après les avoir identifiées sur les volcans de la région de Tharsis.

Ils disent que leur découverte décrite dans revue Sciences naturelles de la terreIl remet en question les hypothèses antérieures sur le climat de Mars et constitue une avancée majeure dans la recherche de formes de vie sur d’autres planètes.

Dans une découverte distincte réalisée par une autre sonde, une autre caractéristique volcanique de Mars a été révélée comme une mine d’or potentielle de connaissances sur la planète. Une série de trous mystérieux d’environ 10 pieds de large qui ont été récemment réexaminés seraient des lucarnes où des débris martiens se sont effondrés dans un tube de lave.

Les photos ont été prises par l’université. Issue de l’expérience scientifique d’imagerie haute résolution de l’Arizona, ou caméra HiRISE, en 2022, mais lorsqu’elle est apparue sur Today’s Image, elle a relancé les spéculations sur l’origine des mystérieux cratères découverts sur le volcan Arsia Mons – également dans la région de Tharsis.

Du gel au gel

150 000 tonnes d’eau sont échangées chaque jour pendant les saisons froides entre la surface d’Olympus Mons et l’atmosphère, soit l’équivalent d’une soixantaine de piscines olympiques.

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Cela est possible car l’Olympus Mons est le plus grand volcan du système solaire, fait 3 fois la hauteur du mont Everest et, de vent en vent, est aussi large que la France.

Détectée par le système d’imagerie couleur et stéréo de surface (CaSSIS) à bord du vaisseau spatial de suivi des gaz de l’ESA, l’étude suggère que le givre n’est présent que quelques heures après le lever du soleil avant de s’évaporer au soleil.

« Nous pensions qu’il était peu probable que du givre se forme autour de l’équateur martien, car la combinaison de la lumière du soleil et d’une atmosphère ténue maintient des températures relativement élevées pendant la journée à la surface et au sommet des montagnes – contrairement à ce que nous voyons sur Terre, où l’on pourrait s’attendre à ce que pour le voir », a déclaré le responsable de l’étude, le Dr Adomas Valantinas de l’Université Brown de Rhode Island : « Des pics givrés ».

« Ce que nous voyons pourrait être les vestiges d’un ancien cycle climatique sur la planète Mars moderne, où il y avait de la pluie et peut-être même des chutes de neige sur ces volcans dans le passé. »

L’équipe de recherche suggère que la façon dont l’air circule au-dessus de ces montagnes crée un microclimat « unique » qui permet à de fines plaques de givre de se former en couches très fines, à peu près de la largeur d’un cheveu humain.

Ils pensent que la modélisation de la formation du gel pourrait permettre aux scientifiques de découvrir davantage de mystères restants de Mars, notamment en comprenant où se trouve l’eau et comment elle se déplace, ainsi qu’en comprenant la dynamique atmosphérique complexe de la planète, ce qui est essentiel pour l’exploration et la prospection futures. Les signes de vie.

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À cette fin, le Dr Valentinas envisage désormais d’examiner d’anciens environnements hydrothermaux qui auraient pu abriter la vie microbienne sur Mars.

Ces cratères sur Mars peuvent mesurer environ 10 pieds de diamètre, selon Space.com, mais personne ne peut deviner leur profondeur ni où ils mènent. NASA, Jet Propulsion Laboratory, Arizona.

Taupe de Mars

On pense que ces trous détectés par la caméra HiRISE sont le résultat de l’effondrement du sol dans le tube de lave situé en dessous.

Les tubes de lave souterrains sont des endroits exotiques sur Terre, mais sur Mars, on pense qu’ils pourraient fournir un abri anti-radiation prêt à l’emploi dont les astronautes pourraient profiter lors de futures missions lors de tempêtes solaires.

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« Il y en a plus d’un [pits] « Nous avons vu Mars sur Mars », a déclaré Brandon Johnson, géophysicien à l’Université Purdue. Intéressé par le commerce. « Mais ils sont vraiment intéressants car ce sont des endroits où les astronautes pourraient se rendre et être à l’abri des radiations. »

Grâce à ce refuge, cela pourrait aussi être un endroit prometteur pour rechercher des signes de vie microbienne. Sans magnétosphère significative ou totale, barrière qui protège la vie sur Terre du rayonnement solaire, l’étreinte intérieure de Mars serait la seule source de protection naturelle disponible.

De plus, même si la surface de Mars peut descendre à des températures allant de -80 à -160 degrés Fahrenheit, vivre sous terre peut éviter que des formes de vie ne meurent de froid. Sur Terre, la température de l’environnement souterrain est toujours de 63 degrés Fahrenheit, peu importe où vous allez dans le monde.

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Sur Mars, explique Johnson, on ne sait pas quelle est la température souterraine, mais il n’est pas exagéré d’imaginer quelque chose de similaire.

Des propositions sont formulées pour envoyer un véhicule spécialisé sur Mars pour descendre dans ces lucarnes dans le but d’y étudier l’environnement. Alors que jusqu’à présent, les rovers se limitaient aux véhicules à roues, des tests sont en cours pour des rovers serpentins qui « spirent » à travers la Terre plutôt que de rouler. Leur permettant de monter et descendre les murs, sur des terrains plus accidentés et même sur la glace. Elles ont été conçues principalement pour une expédition hypothétique sur la lune glacée de Saturne, Encelade, mais il n’y a aucune raison pour que les sondes serpent ne puissent pas être utilisées pour explorer les tubes de lave sur Mars – ce serait probablement un point de départ plus simple de toute façon. Et

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Une vidéo captivante montre de mystérieux calmars des grands fonds serrant des œufs : ScienceAlert

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Une vidéo captivante montre de mystérieux calmars des grands fonds serrant des œufs : ScienceAlert

Dans les eaux froides et sombres du golfe de Californie, un étrange calmar a été découvert en train d’observer ses petits.

Dans des profondeurs hors de portée du soleil, un véhicule télécommandé a repéré une espèce de céphalopode que peu d’humains, voire aucun, auraient jamais vu. Elle tenait fermement une grappe d’œufs dans ses bras.

Ce serait déjà assez inhabituel en soi ; Peu de calmars couvent leurs œufs de cette manière. Mais ces œufs étaient également inhabituellement gros, étant deux fois plus gros que les autres œufs de calmar en incubation.

« Les fonds marins constituent le plus grand espace habitable sur Terre et il y a beaucoup à découvrir. » déclare le scientifique marin Stephen Haddock Institut de recherche sur l’aquarium de la baie de Monterey (MBARI).

« Notre rencontre inattendue avec des œufs de calmar géant a attiré l’attention de tout le monde dans la salle de contrôle du navire. Cette observation remarquable souligne la diversité des façons dont les animaux s’adaptent aux défis uniques de la vie dans les profondeurs. »

La lumière du soleil ne peut pas pénétrer dans les profondeurs où se trouve ce calmar. En conséquence, il fait toujours très froid et sombre. (Mbaré/YouTube)

Bien que les stratégies de reproduction d’un certain nombre d’espèces de calmars restent un mystère, celles dont nous connaissons généralement quelque chose. Ils ont une approche parentale « shot and run », où les œufs sont laissés dans des boules de mucus gélatineuses géantes et bizarres, ou sont déposés directement sur le fond marin.

Mais nous en savons encore moins sur les calmars qui se reproduisent dans les profondeurs de l’océan, où nos explorations ont à peine pénétré.

Avec les véhicules télécommandés, on commence à en apprendre davantage. Les chercheurs contrôlant ces navires scientifiques depuis un navire à la surface ont vu un certain nombre de calmars des grands fonds transportant des centaines d’œufs, liés ensemble dans une feuille qui permet à la mère de regarder les précieux bébés grandir et éclore en larves qui peuvent nager librement et se débrouiller seuls.

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Ce calamar et ses petits, récemment annoncés, ont été repérés lors d’une expédition dans le golfe de Californie en 2015. Lors d’une des plongées, le ROV Dr Ricketts J’ai rencontré le monstre qui se cache à une profondeur de 2 566 mètres (8 419 pieds), en plein milieu de la mer. Zone de profondeur.

Bien que les ROV MBARI aient observé jusqu’à présent un total de 17 calmars couveurs, la plupart ont des plaques d’œufs plus petites, transportant jusqu’à 3 000 œufs à la fois. Les chercheurs ont estimé que cette mère calmar ne portait que quelques œufs, peut-être 30 ou 40. Chaque œuf était gros, jusqu’à 11,7 mm (0,46 po) de diamètre.

Peut-être que tu appartiens à Gonatidés, ou calmar brassard, famille. Bien qu’il s’agisse des premiers calmars reproducteurs connus avec des œufs aussi gros, d’autres espèces de calmars qui pondent de gros œufs nous donnent une idée des avantages d’une plus grande taille par rapport à un plus grand nombre.

Naturellement, avoir un plus grand nombre de descendants augmente les chances que certains survivent jusqu’à l’âge adulte et donnent naissance à leurs propres bébés calamars. Mais les conditions dans les profondeurs marines sont plus stables et prévisibles que dans les eaux situées au-dessus, où la disponibilité de nourriture ou de prédateurs peut être plus préoccupante.

Cela signifie que des œufs plus gros qui éclosent avec des larves plus grosses et plus robustes pourraient constituer une meilleure stratégie de reproduction. C’est ce que les scientifiques ont observé chez quelques autres espèces (non couveuses) qui vivent dans les profondeurs marines.

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Porter des œufs est probablement une excellente stratégie pour assurer leur sécurité à mesure que les bébés grandissent. Les chercheurs estiment qu’il faut entre un et quatre ans pour que les embryons se développent pleinement, ce qui est long pour être vulnérables. Ce calmar nouvellement découvert prend la survie de sa progéniture si au sérieux qu’elle se sacrifiera pour cela.

« L’incubation est très épuisante pour la mère du calmar. Elle ne mange pas pendant qu’elle porte ses œufs et finit par mourir après l’éclosion de ses œufs. Mais ses sacrifices améliorent les chances de survie de sa progéniture. Ce n’est qu’une des nombreuses adaptations remarquables qui peuvent aider les céphalopodes à survivre. dans les profondeurs de la mer. » Le biologiste marin Henk Jan Hoving expliqueanciennement chez MBARI, travaille désormais au Centre GEOMAR-Helmholtz pour la recherche océanique à Kiel, en Allemagne.

« Les calmars jouent un rôle important dans l’océan – ce sont de féroces prédateurs et une source de nourriture vitale pour de nombreux animaux, même les humains – mais nous avons encore beaucoup à apprendre sur les calmars des grands fonds. »

Cette découverte a été documentée dans la revue écologie.

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