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Deux façons de les créer et de diriger leur mouvement

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Deux façons de les créer et de diriger leur mouvement

Figure 1 : Des skyrmions distribués de manière aléatoire au contrôle de la position nanométrique dans les couches minces magnétiques : deux méthodes utilisant l’irradiation aux ions hélium ou des masques réfléchissants à l’arrière permettent un contrôle spatial de la création et du mouvement des skyrmions à l’échelle nanométrique. Le contraste noir et blanc représente la magnétisation du film pointant soit « vers le haut » soit « vers le bas » par rapport au plan. Le ciel apparaît sous forme de points noirs sur le fond du film mince magnétique (blanc) de manière uniforme. Les skyrmions sont générés soit par un courant électrique (flèche bleue), soit par des impulsions laser (flèche rouge). Dans le cas de films minces non segmentés, ils sont répartis de manière aléatoire dans le film, tandis qu’ils sont formés à des positions prédéterminées dans un réseau carré en utilisant les procédés de structuration décrits. Crédit : MBI/Lisa Marie Kern

Les magnétosphères célestes sont de petits tourbillons d’aimantation très stables, souvent appelés « quasiparticules topologiques » car l’invariance résultante englobe ce groupe de spin. Ainsi, le ciel peut être manipulé tout en conservant sa forme. Dans les films minces magnétiques, ils peuvent facilement être formés par un courant électrique plus rapide ou une impulsion laser, bien qu’à ce jour à des positions aléatoires dans le matériau. Les skyrmions sont scientifiquement intéressants de deux points de vue : d’une part, le ciel magnétique est considéré comme porteur d’informations dans les futures technologies de l’information. D’autre part, les crêtes de ciel dans les films minces magnétiques peuvent servir de banc d’essai idéal pour étudier la dynamique des quasi-particules topologiques non triviales.


Cependant, pour progresser dans ce domaine, une génération fiable de rails magnétiques à des positions contrôlées est nécessaire. Une équipe de chercheurs, dirigée par l’Institut Max Born, a maintenant réalisé un contrôle complet à l’échelle nanométrique de la génération du ciel avec deux approches indépendantes utilisant He+Irradiation ionique ou utilisation de masques arrière réfléchissants.

Au cours des dernières années, des progrès significatifs ont été signalés dans les domaines de l’obstétrique, de l’élimination et de la motilité. skyrmions magnétiques en couches minces magnétiques. L’outil principal pour examiner ces structures magnétiques à l’échelle du nano au micromètre est de les imager directement – soit en utilisant lumière visible ou radiographies. Si nous voulons étudier les propriétés dynamiques ainsi que les propriétés spatiales, nous devons enregistrer un film composé de plusieurs images. Cependant, l’enregistrement direct de Skyrmion sur des échelles de temps pertinentes pour les nano – voire les picosecondes est presque possible – et le temps d’acquisition requis pour une seule image est généralement très long.

Ce problème est généralement résolu en utilisant des mesures stroboscopiques répétées – les expériences dites pompe-sonde – où le même processus est répété encore et encore pendant l’imagerie. Pour permettre de telles mesures résolues en temps, la dynamique du ciel magnétique doit être à la fois contrôlable et déterministe. Une équipe de chercheurs dirigée par le Max Born Institute a créé deux façons de créer de manière fiable des hauteurs de ciel aux positions souhaitées et de diriger leur mouvement – des étapes clés vers l’enregistrement vidéo du ciel en mouvement.

La première méthode est basée sur l’irradiation du film magnétique hébergeant le ciel avec un faisceau focalisé d’hélium-ion pour créer de manière flexible des motifs de différentes formes et tailles dans le matériau magnétique. Il est important de noter que cette modification locale utilisant des ions très légers n’affecte que les propriétés magnétiques du matériau alors que le film reste structurellement intact. En utilisant des ions d’hélium, il est possible de prédéterminer les situations où les Skyrmions apparaissent après avoir été libérés avec une courte impulsion de courant électrique ou lumière laser (Voir la figure 1, où les noyaux sont nucléés en deux rangées de points isolés).

En particulier, la modulation magnétique s’est avérée suffisamment douce pour permettre une séparation contrôlée du Skyrmion du site de production et son mouvement ultérieur sans entrave. De plus, en combinant le chantier de construction de Skyrmion avec un canal de guidage, l’équipe a pu démontrer le mouvement continu d’un ciel magnétique entraîné par des impulsions de courant électrique sur des dizaines de micromètres d’avant en arrière sur une soi-disant piste de course magnétique – supprimant complètement tout Mouvement latéral, partie intégrante du ciel entraîné par le courant qui s’élève.

Skyrmions magnétiques - prêts à décoller ?

Les skyrmions se déplacent dans un chemin magnétique rayonnant d’ions d’hélium. Crédit : MBI/Michael Schneider

Dans une deuxième approche des sites d’intention précédemment identifiés par Skymion, les chercheurs ont conçu des masques réfléchissants à nano-motifs au verso du matériau magnétique. Ces masques permettent de contrôler les amplitudes d’excitation atteintes lorsque le film magnétique est frappé par le laser, ce qui se traduit par une résolution à l’échelle nanométrique de la distribution spatiale du ciel magnétique généré (voir Fig. 1, où le ciel est nucléé sur une grille carrée ).

Etant donné que les masques sont préparés sur la face arrière du film magnétique correspondant à la surface éclairée par laser, le procédé conserve un accès libre à la face avant du film magnétique pour, par exemple, une détection de la hauteur du ciel. L’application de cette approche de masque arrière grâce à son accès sans entrave au film magnétique peut facilement être transférée à d’autres phénomènes de commutation photo-générés afin d’ajouter un contrôle nanométrique sur les régions transformées.

Les résultats de ces études publiés dans nanomessages Et le examen physique b, peuvent également influencer la recherche sur de nouveaux concepts informatiques et de stockage de données. Au cours des dernières décennies, nous avons observé une demande de densités de stockage de données toujours croissantes et de capacités de calcul efficaces, ce qui a suscité un intérêt industriel important pour l’exploration des effets magnétiques énergétiques à des échelles ultrarapides et ultramicroscopiques pour des applications technologiques. Un candidat potentiel pour la prochaine génération de supports d’information est le ciel magnétique. Avec le niveau de contrôle atteint pour la génération et le mouvement de Skyrmion et le potentiel de miniaturisation supplémentaire, la technologie pourrait éventuellement ouvrir la voie à de futurs appareils potentiels, tels que les mémoires de piste de course Skyrmion, les registres à décalage et skyrmion Portes logiques, portes logiques.


Une manipulation définitivement intégrée du ciel magnétique a été réalisée dans un dispositif nanostructuré


Plus d’information:
Lisa Marie Kern et al., Génération déterministe et mouvement dirigé de skyrmions magnétiques en focalisant est le rayonnement ionique + -, nanomessages (2022). DOI : 10.1021 / acs.nanolett.2c00670

L.-M. Kern et al., Personnalisation de l’excitation optique pour contrôler la nucléation magnétique, examen physique b (2022). DOI : 10.1103/ PhysRevB.106.054435

Soumis par le Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI)

la citation: Magnetic Heavens: Two Ways to Create and Direct Their Motion (2022, 7 septembre) Extrait le 7 septembre 2022 de https://phys.org/news/2022-09-magnetic-skyrmions-methods-motion.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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enfin! Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

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enfin!  Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

Sortir de la Station spatiale internationale (ISS) est déjà un véritable défi sans avoir à se soucier des appels de la nature à mi-chemin d’une sortie dans l’espace. Aujourd’hui, les scientifiques affirment avoir mis au point une nouvelle façon de capturer l’urine des astronautes et de la recycler en eau potable en quelques secondes. minutes.

Pendant des années, lors de sorties dans l’espace autour de la Station spatiale internationale, les astronautes se soulageaient en utilisant des couches jetables à l’intérieur de leurs combinaisons spatiales, connues sous le nom de Des vêtements avec une absorption maximale (MAG). Ces vêtements, conçus pour la première fois en Début des années 1980Il collecte et stocke l’urine, permettant ainsi aux astronautes de « partir » en mouvement. Mais comme les sorties dans l’espace peuvent parfois prendre jusqu’à huit heures, les appareils MAG peuvent mettre les astronautes physiquement mal à l’aise. Risque d’irritation et d’infection cutanée.

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Une nouvelle proposition changerait cela

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Une nouvelle proposition changerait cela

Droit d’auteur : Unsplash/CC0 Domaine public

Les planétologues proposent une nouvelle définition d’une planète pour remplacer celle que de nombreux chercheurs considèrent comme héliocentrique et dépassée. La définition actuelle — élaborée en 2006 par l’Union astronomique internationale (IAU), l’organisation qui donne des noms officiels aux objets dans l’espace — précise que pour qu’un corps céleste soit classé comme planète, il doit orbiter autour du soleil dans notre système solaire. .

Mais les scientifiques savent que les corps célestes en orbite autour d’étoiles en dehors de notre système solaire sont assez courants, et un article de journal paraîtra prochainement. Journal des sciences planétaires Cette proposition appelle à une nouvelle définition de la planète qui ne la limite pas aux frontières de notre système solaire. La proposition introduit également des critères quantitatifs pour clarifier davantage la définition d’une planète. Le document de recherche est actuellement en cours de publication. disponible Sur le arksif Serveur de préimpression.

Jean-Luc Margot, auteur principal de l’article et professeur de sciences de la Terre, des planètes et de l’espace, de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Los Angeles, présentera la nouvelle définition proposée lors de l’Assemblée générale de l’AIU en août 2024.

Selon la définition actuelle, une planète est un corps céleste qui orbite autour du Soleil et qui a une masse suffisamment grande pour le forcer à prendre une forme sphérique, éliminant ainsi les autres corps proches de son orbite autour du Soleil.

« La définition actuelle mentionne spécifiquement les planètes en orbite autour de notre soleil. Nous savons maintenant qu’il existe des milliers de planètes, mais la définition de l’AIU ne s’applique qu’aux planètes de notre système solaire », a déclaré Margot. « Nous proposons une nouvelle définition qui peut être appliquée aux corps célestes en orbite autour de n’importe quelle étoile, reste stellaire ou naine brune. »

Les auteurs affirment que même si l’exigence selon laquelle une planète doit orbiter autour du Soleil est très spécifique, les autres critères de la définition de l’AIU sont trop vagues. Par exemple, la définition dit que la planète « a diminué son orbite » sans préciser ce que cela signifie. La nouvelle définition proposée contient des critères mesurables qui peuvent être appliqués pour identifier les planètes à l’intérieur et à l’extérieur de notre système solaire.

Dans la nouvelle définition, une planète est un corps céleste :

  • Il orbite autour d’une ou plusieurs étoiles, naines brunes ou restes stellaires.
  • Supérieur à 1023 kg et
  • Masse minimale de 13 masses de Jupiter (2,5 x 10)28 kg).

Margot et ses collègues Brett Gladman de l’Université de la Colombie-Britannique et Tony Yang, étudiant au lycée Chaparral de Temecula, en Californie, ont exécuté un algorithme mathématique sur les propriétés des objets de notre système solaire pour voir quels objets se regroupent. L’analyse a révélé des ensembles de caractéristiques distinctes partagées par les planètes de notre système solaire qui peuvent être utilisées comme point de départ pour créer une classification des planètes en général.

Par exemple, si un objet a suffisamment de gravité pour se frayer un chemin en collectant ou en éjectant des objets plus petits à proximité, on dit qu’il est dynamiquement dominant.

« Toutes les planètes de notre système solaire sont dynamiquement dominantes, mais d’autres objets, y compris les planètes naines comme Pluton, qui n’est pas une vraie planète, et les astéroïdes, ne le sont pas. Cette propriété pourrait donc être incluse dans la définition d’une planète », a déclaré Margot. dit.

La condition de dominance dynamique fournit une limite inférieure à la masse. Mais les planètes potentielles pourraient également être trop grandes pour correspondre à la nouvelle définition. Par exemple, certaines planètes gazeuses sont si massives qu’une fusion thermonucléaire du deutérium se produit, et l’objet devient une sous-étoile appelée naine brune et n’est donc pas une planète. Cette limite a été déterminée comme étant la masse de 13 Jupiters ou plus.

D’un autre côté, l’exigence actuelle selon laquelle les planètes doivent être sphériques pose un problème plus important. Les planètes lointaines peuvent rarement être observées avec suffisamment de détails pour déterminer leur forme avec certitude. Les auteurs affirment que l’exigence de forme est si difficile à mettre en œuvre qu’elle est pratiquement inutile à des fins d’identification, même si les planètes sont généralement rondes.

« Le fait d’avoir des définitions liées à la quantité la plus mesurable – la masse – élimine le débat sur la question de savoir si un objet particulier répond au critère », explique Gladman. « C’est une faiblesse de la définition actuelle. »

La bonne nouvelle est que dans le système solaire, il existe des corps célestes de plus de 1021 Il semble que le poids corporel de 10 kg soit rond. Tous les objets répondent donc à la masse minimale proposée de 10 kg23 Le kilogramme devrait être sphérique.

Même si tout changement formel dans la définition d’une planète par l’AIU se produira probablement d’ici quelques années, Margot et ses collègues espèrent que leurs travaux serviront de point de départ à une conversation qui mènera à une définition améliorée.

Plus d’information:
Jean-Luc Margot et al., Critères quantitatifs d’identification des planètes, Journal des sciences planétaires (2024). DOI : 10.3847/PSJ/ad55f3. sur arksif: arxiv.org/abs/2407.07590

Fourni par l’Université de Californie, Los Angeles


la citationLa définition scientifique d’une planète dit qu’elle devrait orbiter autour de notre soleil : une nouvelle proposition changerait cela (11 juillet 2024) Extrait le 11 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-scientific-definition-planet- orbite-soleil.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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Les astronomes découvrent des dizaines d’étoiles binaires naines blanches à doubles rayures

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Les astronomes découvrent des dizaines d’étoiles binaires naines blanches à doubles rayures

Détection DWD efficace à double ligne où les deux étoiles ont une contribution de flux similaire. Droits d’auteur : arksif (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2407.02594

Une équipe internationale d’astronomes a annoncé la découverte de 34 rares systèmes binaires nain blancs double-linéaires utilisant le système d’imagerie spectroscopique à dispersion intermédiaire (ISIS) sur le télescope William Herschel (WHT). La découverte a été détaillée dans un document de recherche publié Sur le serveur de préimpression arksif.

Les astronomes souhaitent trouver et étudier les doubles naines blanches, car on pense que leur fusion produirait de nouvelles naines blanches avec des masses plus élevées. On suppose que certaines naines blanches de masse élevée situées à proximité du Soleil pourraient résulter de la fusion de naines blanches doubles.

À ce jour, la majorité des étoiles binaires, y compris les étoiles 2D, ont été détectées grâce aux décalages Doppler de leurs raies spectrales ; Par conséquent, ces systèmes sont appelés binaires spectroscopiques. Les observations montrent que dans certains binaires spectroscopiques, les raies spectrales des deux étoiles sont visibles, et ces raies sont alternativement doubles et simples. Ces systèmes sont connus sous le nom de diodes spectrales à double ligne (SB2).

Le nombre de systèmes nain blancs SB2 connus avec des paramètres de masse et d’orbite bien mesurés est encore relativement faible. La découverte de nouveaux objets de ce type pourrait être cruciale pour faire progresser nos connaissances sur les naines blanches doubles en général.

Un groupe d’astronomes dirigé par James Munday de l’Université de Warwick au Royaume-Uni a examiné 117 candidats binaires DWD à l’aide d’ISIS, dans l’espoir de confirmer leur nature SB2 DWD.

« Notre recherche de 117 candidats sélectionnés au hasard à partir d’un échantillon limité de 399 candidats a donné une efficacité de détection de 29 pour cent avec 34 systèmes montrant une signature bilinéaire », ont écrit les chercheurs dans leur article.

Les masses des DWD SB2 détectés vont de 0,85 à 1,55 masse solaire et leurs périodes orbitales vont de 0,4 à 13,5 jours. Tous ces systèmes sont situés à 580 années-lumière de la Terre, et le plus proche n’est qu’à 83 années-lumière.

Les observations ont montré que la masse du composant le plus chaud dans les binaires rapportés se situe entre 0,4 et 0,75 masse solaire avec une masse moyenne d’environ 0,53 masse solaire. Les compagnons les plus froids ont une masse moyenne d’environ 0,45 masse solaire.

Les auteurs de l’étude ont noté que les étoiles binaires les plus massives découvertes, connues sous le nom de WDJ181058.67+311940.94, dépassent la limite dite de Chandrasekhar – la masse maximale d’une étoile naine blanche stable, qui est généralement considérée comme étant d’environ 1,4 masse solaire.

Par conséquent, ce système, situé à environ 160 années-lumière, devrait être témoin d’une explosion de supernova de type I (Ia) dans un avenir proche, ou pourrait fusionner pour former une naine blanche supermassive. Cependant, une surveillance plus poussée de ce système est nécessaire afin de fournir des estimations temporelles de son sort.

Plus d’information:
James Munday et al., Première enquête DBL : découverte de 34 étoiles binaires naines blanches à double ligne, arksif (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2407.02594

Informations sur les magazines :
arksif


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la citation: Les astronomes découvrent des dizaines d’étoiles binaires naines blanches à double ligne (11 juillet 2024) Récupéré le 11 juillet 2024 sur https://phys.org/news/2024-07-astronomers-dozens-lined-white-dwarf.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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