science
Des physiciens ouvrent une nouvelle voie vers une étrange forme de supraconductivité
Les chercheurs ont publié un nouveau cadre théorique.
Les physiciens ont identifié un mécanisme responsable de la création de supraconducteurs oscillants, appelés ondes à paires de densité. Les résultats, qui mettent en évidence un état atypique de haute supraconductivité observé dans certains matériaux comme les supraconducteurs à haute température, sont publiés dans Lettres d’examen physique.
« Nous avons découvert que les structures connues sous le nom de singularités de Van Hove peuvent produire des états de supraconductivité modifiés et oscillants », explique Louise Santos, professeure adjointe de physique à l’Université Emory et auteur principal de l’étude. « Notre travail fournit un nouveau cadre théorique pour comprendre l’émergence de ce comportement, un phénomène qui n’est pas bien compris. »
Le premier auteur de l’étude est Pedro Castro, un étudiant diplômé en physique d’Emory. Les co-auteurs sont Daniel Shaffer, un boursier postdoctoral du groupe Santos, et Yi-Ming Wu de l’Université de Stanford.
Santos est un scientifique théoricien spécialisé dans la physique de la matière condensée. Il étudie les interactions de la matière quantique – de petites choses comme les atomes, les photons et les électrons – qui ne se comportent pas selon les lois de la physique classique.
La supraconductivité, ou la capacité de certains matériaux à conduire l’électricité sans perdre d’énergie lorsqu’ils sont refroidis à une température extrêmement basse, est un exemple de comportement quantique intéressant. Ce phénomène a été découvert en 1911 lorsque le physicien néerlandais Heike Kamerling Onnes a montré que le mercure perdait sa résistance électrique lorsqu’il était refroidi à 4 Kelvin, soit moins 371 degrés. F. Il s’agit d’une température Uranusla planète la plus froide du système solaire.
Il a fallu aux scientifiques jusqu’en 1957 pour trouver une explication de comment et pourquoi la supraconductivité se produit. Aux températures normales, les électrons errent plus ou moins indépendamment. Ils entrent en collision avec d’autres particules, les obligeant à changer de vitesse et de direction et à dissiper de l’énergie. Cependant, à des températures plus basses, les électrons peuvent s’organiser dans un nouvel état de la matière.
« Ils forment des paires liées ensemble dans un état collectif qui agissent comme une seule entité », explique Santos. « Vous pouvez les considérer comme des soldats dans une armée. S’ils se déplacent isolément, ils sont faciles à dévier. Mais lorsqu’ils marchent ensemble à un rythme régulier, il est très difficile de les déstabiliser. Cet état collectif porte le courant dans un moyen puissant.
La supraconductivité recèle un énorme potentiel. En théorie, cela pourrait permettre au courant électrique de traverser les fils sans les chauffer ni perdre d’énergie. Ces fils peuvent alors transporter beaucoup plus d’électricité, et avec beaucoup plus d’efficacité.
« L’un des grands sanctuaires de la physique est la supraconductivité à température ambiante, qui est suffisamment pratique pour les applications quotidiennes », déclare Santos. « Cette percée pourrait changer la forme de la civilisation. »
De nombreux physiciens et ingénieurs travaillent sur cette ligne de front pour révolutionner la transmission de l’électricité.
Pendant ce temps, la supraconductivité a déjà trouvé des applications. Les bobines supraconductrices fonctionnent grâce à l’énergie magnétique utilisée dans les appareils d’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour le diagnostic médical. Une poignée de trains à lévitation magnétique sont maintenant en service dans le monde, construits sur des aimants supraconducteurs dix fois plus puissants que les électroaimants ordinaires. Les aimants se repoussent lorsque les pôles identiques se font face, générant un champ magnétique capable de soulever et de propulser le train.
Le Large Hadron Collider, un accélérateur de particules que les scientifiques utilisent pour rechercher la structure de base de l’univers, est un autre exemple de technologie qui fonctionne grâce à la supraconductivité.
La supraconductivité continue d’être découverte dans de plus en plus de matériaux, dont beaucoup sont supraconducteurs à des températures plus élevées.
L’un des axes de recherche de Santos est de savoir comment les interactions entre les électrons peuvent conduire à des formes de supraconductivité qui ne peuvent être expliquées par la description de la supraconductivité de 1957. Un exemple de phénomène dit exotique est la supraconductivité oscillante, lorsque des électrons appariés dansent en ondes, modifiant la capacité .
Dans un projet indépendant, Santos a demandé à Castro d’étudier certaines propriétés des singularités de van Hove, des structures dans lesquelles de nombreux états électroniques deviennent proches en énergie. Le projet Castro a révélé que les singularités semblent avoir le bon type de physique pour ensemencer des supraconducteurs oscillants.
Cela a incité Santos et ses collaborateurs à creuser plus profondément. Ils ont découvert un mécanisme qui permettrait aux états ondulatoires dansants de la supraconductivité d’émerger des singularités de van Hove.
« En tant que physiciens théoriciens, nous voulons pouvoir prédire et classer le comportement afin de comprendre le fonctionnement de la nature », explique Santos. « Ensuite, nous pouvons commencer à poser les questions technologiques pertinentes. »
Certains supraconducteurs à haute température – qui fonctionnent à des températures trois fois plus froides qu’un congélateur domestique – ont ce comportement d’onde dansante. Comprendre comment ce comportement émerge des singularités de van Hove fournit une base aux expérimentateurs pour explorer le monde des possibilités qu’il présente.
« Je doute que Kamerlingh Onnes ait pensé aux lévitations ou aux accélérateurs de particules lorsqu’il a découvert la supraconductivité », déclare Santos. « Mais tout ce que nous apprenons sur le monde a des applications potentielles. »
Référence : « Emergence of the Supercharged Chern Wave and Pair Density by High-level Van Hove Singularities in the Haldane-Hubbard Model » par Pedro Castro, Daniel Schafer, Ye-Ming Wu et Louise H. Santos, 11 juillet 2023, disponible ici. Lettres d’examen physique.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.131.026601
Le travail a été financé par le Bureau des sciences énergétiques de base du Département américain de l’énergie.
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Le chef de l’Agence spatiale américaine veut parler avec la Chine des débris spatiaux
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
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.
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.
« 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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