science
Les images montrent comment les électrons forment des paires supraconductrices qui glissent à travers les matériaux sans frottement. – Enseigner quotidiennement
Lorsqu’un ordinateur portable ou un smartphone surchauffe, cela est dû à une perte de puissance en translation. Il en va de même pour les lignes électriques qui transportent l’électricité entre les villes. En effet, environ 10% de l’énergie générée est perdue lors du transport de l’électricité. C’est parce que les électrons qui portent une charge électrique le font en tant qu’agents libres, entrant en collision et collant à d’autres électrons lorsqu’ils se déplacent collectivement à travers les fils électriques et les lignes de transmission. Tout ce brouillage génère des frictions et, finalement, de la chaleur.
Mais lorsque les électrons s’accouplent, ils peuvent léviter au-dessus de la mêlée et glisser à travers un matériau sans frottement. Ce comportement «supraconducteur» se produit dans une gamme de matériaux, mais à des températures très froides. Si ces matériaux peuvent être rendus supraconducteurs près de la température ambiante, ils pourraient ouvrir la voie à des appareils sans perte, tels que des ordinateurs portables et des téléphones sans chaleur, et des lignes électriques ultra-efficaces. Mais d’abord, les scientifiques devront comprendre comment les électrons s’apparient en premier lieu.
Maintenant, de nouveaux instantanés de particules appariées dans un nuage d’atomes pourraient fournir des indices sur la façon dont les électrons s’apparient dans un matériau supraconducteur. Les physiciens du MIT ont capturé ces images, les premières à capturer directement le couplage des fermions – une classe maîtresse de particules qui comprend des électrons, ainsi que des protons, des neutrons et certains types d’atomes.
Dans ce cas, l’équipe du MIT a travaillé avec des fermions sous la forme d’atomes de potassium 40, et dans des conditions qui imitent le comportement des électrons dans certains matériaux supraconducteurs. Ils ont développé une technique d’imagerie d’un nuage ultrafroid d’atomes de potassium 40, qui leur a permis d’observer des appariements de particules, même lorsqu’elles sont séparées par une petite distance. Ils peuvent également repérer des modèles et des comportements intéressants, tels que la façon dont les paires formaient des échiquiers, qui ont été perturbés par des simples qui passaient.
Notes, rapportées aujourd’hui sur les sciences, peut servir de modèle visuel pour la façon dont les électrons sont couplés dans les matériaux supraconducteurs. Les résultats peuvent également aider à décrire comment les neutrons s’accouplent pour former le fluide super dense et intensément pressurisé à l’intérieur des étoiles à neutrons.
« Le couplage de fermions est à la base de la supraconductivité et de nombreux phénomènes en physique nucléaire », déclare l’auteur de l’étude Martin Zwerlin, Thomas A. Frank au MIT. « Mais personne n’a vu ce couple sur place. C’était donc incroyable de pouvoir enfin voir ces images à l’écran, honnêtement. »
Les co-auteurs de l’étude Thomas Hartke, Butund Orig, Carter Turnbo et Ningyuan Jia sont tous membres du département de physique du MIT, du Harvard Center for Ultracold Atoms et du Electronics Research Laboratory.
vue décente
Observer directement le couplage électronique est une tâche impossible. Ils sont tout simplement trop petits et trop rapides pour être capturés avec les techniques d’imagerie actuelles. Pour comprendre leur comportement, des physiciens comme Zwierlein se sont penchés sur des systèmes d’atomes similaires. Les électrons et certains atomes, bien que de taille différente, sont similaires en ce sens qu’ils sont des fermions – des particules qui présentent une propriété connue sous le nom de « demi-spin droit ». Lorsque des fermions de spins opposés interagissent, ils peuvent s’apparier, comme le font les électrons dans un supraconducteur, et comme le font certains atomes dans un nuage de gaz.
Le groupe de Zwierlein a étudié le comportement de 40 atomes de potassium, connus sous le nom de fermions, qui peuvent être préparés dans l’un des deux états de spin. Lorsqu’un atome de potassium dans un spin interagit avec un atome dans un autre spin, il peut former une paire supraconductrice d’électrons. Mais dans des conditions normales de température ambiante, les atomes interagissent de manière floue et difficile à capturer.
Pour avoir une bonne idée de leur comportement, Zwerlin et ses collègues étudient les particules comme un gaz très dilué d’environ 1 000 atomes, en les plaçant dans des conditions nanokelvin très froides, qui ralentissent les atomes. Les chercheurs ont également le gaz à l’intérieur d’un réseau optique, ou un filet de lumière laser à l’intérieur duquel les atomes peuvent rebondir, que les chercheurs peuvent utiliser comme carte pour localiser les emplacements exacts des atomes.
Dans leur nouvelle étude, l’équipe a apporté des améliorations à leur technologie existante d’imagerie des fermions qui leur a permis de geler temporairement les atomes sur place, puis de prendre des instantanés séparés d’atomes de potassium 40 avec un spin particulier ou l’autre. Les chercheurs peuvent ensuite superposer une image d’un type d’atome sur un autre, en cherchant à voir où les deux types s’associent et comment.
« Il était très difficile d’arriver à un point où nous pouvions réellement prendre ces photos », explique Zwierlein. « Vous pouvez imaginer au début avoir de gros trous dans l’imagerie, vos atomes s’enfuir, rien ne fonctionne. Nous avons eu des problèmes très complexes à résoudre en laboratoire au fil des ans, les étudiants ont eu une grande endurance, et enfin être capable de voir ces images ont été exaltantes. » Extrêmement « .
danse en duo
Ce que l’équipe a vu était le comportement de couplage entre les atomes prédit par le modèle de Hubbard – une théorie largement répandue censée détenir la clé du comportement des électrons dans les supraconducteurs à haute température, des matériaux qui présentent une supraconductivité à des niveaux relativement élevés (bien qu’ils ne le soient pas encore très intense). températures froides). Les prédictions sur la façon dont les électrons s’apparieront dans ces matériaux ont été testées par ce modèle, mais pas encore directement observées.
L’équipe a créé et photographié différents nuages d’atomes des milliers de fois, traduisant chaque image en une version numérique en forme de grille. Chaque grille montrait l’emplacement des atomes des deux espèces (représentés en rouge par rapport au bleu dans leur article). À partir de ces cartes, ils ont pu voir les carrés de la grille avec un seul atome rouge ou bleu, les carrés où les atomes rouges et bleus sont localement appariés (représentés en blanc), ainsi que les carrés vides ne contenant aucun rouge. ou maïs bleu (noir).
Les images individuelles montrent en effet de nombreuses paires locales, et les atomes rouges et bleus sont très proches. En analysant des ensembles de centaines d’images, l’équipe peut montrer que les atomes apparaissent bien par paires, parfois liés en une paire serrée au sein d’un même carré, et à d’autres moments formant des paires plus lâches, séparées par un ou plusieurs espacements de réseau. Cette séparation physique, ou « couplage non local », est prédite par le modèle de Hubbard mais pas directement observée.
Les chercheurs notent également que les groupes de paires semblent former un modèle d’échiquier plus large, et que ce modèle oscille dans et hors de la formation lorsqu’une paire s’aventure hors de sa case et déforme temporairement l’échiquier des autres paires. Ce phénomène, connu sous le nom de polaron, a également été prédit mais jamais vu directement.
« Dans cette soupe dynamique, les molécules sautent constamment les unes sur les autres, s’éloignent, mais elles ne s’éloignent jamais les unes des autres », note Zwerlin.
Le comportement de couplage entre ces atomes doit également se produire dans les électrons supraconducteurs, et Zwerlein affirme que les nouveaux instantanés de l’équipe aideront les scientifiques à comprendre les supraconducteurs à haute température, en fournissant éventuellement un aperçu de la façon dont ces matériaux peuvent être réglés à des températures plus élevées et plus pratiques. .
Zwierlein propose « Si vous ajustez notre gaz d’atomes à la densité d’électrons dans le métal, nous pensons que ce comportement de couplage devrait se produire bien au-dessus de la température ambiante. » « Cela donne beaucoup d’espoir et de confiance que de tels phénomènes doubles peuvent en principe se produire à des températures élevées, et il n’y a pas de limite a priori quant à la raison pour laquelle un supraconducteur à température ambiante pourrait ne pas exister un jour. »
Cette recherche a été soutenue, en partie, par la National Science Foundation des États-Unis, le Bureau de la recherche scientifique de l’US Air Force et une bourse du Vannevar Bush College.
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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.
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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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science
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.
EspaceX
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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