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Les scientifiques découvrent un état supraconducteur insaisissable prédit pour la première fois en 2017

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Les scientifiques découvrent un état supraconducteur insaisissable prédit pour la première fois en 2017

Des scientifiques de l’Université de Groningue et leurs partenaires internationaux ont confirmé l’existence d’un état supraconducteur, FFLO, qui était théoriquement prédit en 2017. Leur dispositif, qui utilise une double couche de bisulfure de molybdène pour contrôler cet état, peut faire progresser considérablement le domaine de l’électronique supraconductrice.

Dans une expérience révolutionnaire, des chercheurs de l’Université de Groningue ont collaboré avec des pairs des universités de Nimègue et de Twente aux Pays-Bas, et de l’Institut de technologie de Harbin en Chine. Ensemble, ils ont confirmé l’existence d’un état supraconducteur prédit pour la première fois en 2017.

Leurs découvertes, qui établissent la preuve d’une forme unique de l’état FFLO supraconducteur, ont été récemment publiées dans la revue nature. Cette percée a le potentiel d’être influente, en particulier dans le domaine de l’électronique supraconductrice.

Justin Ye

Il s’agit du professeur Justin Yee, président du groupe de physique des dispositifs pour les matériaux complexes à l’université de Groningue aux Pays-Bas, et auteur principal de l’article de Nature sur l’état supraconducteur de FFLO. Crédit : Sylvia Germes

L’auteur principal de l’article est le professeur Justin Yee, qui dirige le groupe de physique des dispositifs pour les matériaux complexes à l’Université de Groningue. Ye et son équipe ont travaillé sur le cas supraconducteur d’Ising. C’est un cas particulier qui peut résister aux champs magnétiques qui détruisent la supraconductivité en général, et c’était tout L’équipe l’a décrit en 2015.

En 2019, ils ont créé Dispositif comprenant une double couche de bisulfure de molybdènee peut être associé aux états supraconducteurs d’Ising présents dans les deux couches. Fait intéressant, le dispositif créé par Ye et son équipe permet d’activer ou de désactiver cette protection à l’aide d’un champ électrique, ce qui donne un transistor supraconducteur.

Difficile à avoir

Le double dispositif supraconducteur d’Ising met en lumière un défi de longue date dans le domaine de la supraconductivité. En 1964, quatre scientifiques (Fulde, Ferrell, Larkin et Ovchinnikov) ont prédit un état supraconducteur spécial qui peut exister dans des conditions de basse température et de fort champ magnétique, appelé état FFLO.

Dans la supraconductivité standard, les électrons voyagent dans des directions opposées en tant que paires de Cooper. Puisqu’ils se déplacent à la même vitesse, la quantité de mouvement totale de ces électrons est nulle. Cependant, dans le cas de FFLO, il y a peu de différence de vitesse entre les électrons des paires de Cooper, ce qui implique un moment cinétique net.

« Ce cas est très insaisissable et seuls quelques matériaux prétendent être des supraconducteurs ordinaires », déclare Ye. Cependant, rien de tout cela n’est concluant.

Diagramme de phase illustrant l'état orbital FFLO

Ce diagramme de phase montre l’existence d’un état orbital sextuple anisotrope, qui occupe une grande partie du diagramme de phase. Dans le coin supérieur droit, les illustrations schématiques montrent la modulation spatiale du paramètre d’ordre supraconducteur. Crédit : P. Wan/Université de Groningue

Pour créer l’état FFLO dans un supraconducteur conventionnel, un champ magnétique puissant est nécessaire. Mais le rôle joué par le champ magnétique doit être finement réglé. En termes simples, pour que le champ magnétique joue deux rôles, nous devons utiliser l’effet Zeeman. Cela sépare les électrons en paires de Cooper en fonction de leur direction de spin (moment magnétique), mais pas de l’effet orbital – l’autre rôle qui détruit généralement la supraconductivité.

« C’est une négociation délicate entre la supraconductivité et le champ magnétique externe », explique Yi.

empreinte digitale

Buhua blême

Le premier auteur, Buhua Wan, a produit des échantillons qui remplissaient toutes les conditions pour démontrer qu’il existe effectivement une quantité de mouvement finie dans les paires de Cooper. Crédit : P. Wan/Université de Groningue

est la supraconductivité, qui ont été présentés par Ye et ses collaborateurs et publiés dans la revue les sciences En 2015, il a supprimé l’effet Zeeman. « En filtrant le composant clé qui rend possible le FFLO conventionnel, nous avons libéré suffisamment d’espace pour que le champ magnétique puisse jouer son autre rôle, à savoir l’effet orbital », déclare Ye.

« Ce que nous avons montré dans notre article est une empreinte claire de l’état FFLO piloté par l’effet orbital dans le supraconducteur d’Ising », explique Yi. « Il s’agit d’un cas FFLO atypique, décrit pour la première fois théoriquement en 2017. » L’état FFLO dans les supraconducteurs conventionnels nécessite des températures très basses et des champs magnétiques très forts, ce qui rend sa formation difficile. Cependant, dans le supraconducteur Ye’s Ising, l’état est atteint avec un champ magnétique plus faible et à des températures plus élevées.

transistors

En fait, Yi a remarqué pour la première fois des signes de l’état FFLO dans son dispositif supraconducteur pour le bisulfure de molybdène en 2019. « À cette époque, nous ne pouvions pas le prouver, car les échantillons n’étaient pas assez bons », explique Yi. Cependant, il a obtenu son doctorat. L’étudiant Puhua Wan a depuis réussi à produire des échantillons de matériau qui remplissaient toutes les conditions pour montrer qu’il existe effectivement une quantité de mouvement finie dans les paires de Cooper. « Les essais réels ont duré six mois, mais l’analyse des résultats a ajouté une autre année », explique Ye. Wan est le premier auteur du nature papier.

Ce nouvel état supraconducteur nécessite une étude plus approfondie. Vous : « Il y a beaucoup à apprendre à ce sujet. Par exemple, comment le moment cinétique affecte-t-il les paramètres physiques ? L’étude de cet état fournira de nouvelles informations sur la supraconductivité. Cela pourrait nous permettre de contrôler cet état dans des dispositifs tels que les transistors. C’est notre prochain défi. »

Référence : « Orbital Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state in Ising supraconductor » par Puhua Wan, Oleksandr Zheliuk, Noah FQ Yuan, Xiaoli Peng, Le Zhang, Minpeng Liang, Uli Zeitler, Steffen Wiedmann, Nigel E. nature.
DOI : 10.1038/s41586-023-05967-z

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Le Japon prépare ses premiers pas lunaires avec le programme Artemis

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Le Japon prépare ses premiers pas lunaires avec le programme Artemis

Les États-Unis et le Japon ont conclu un accord qui va changer le cours de l'exploration spatiale.

Selon la Maison BlancheEn échange de la fourniture par le Japon d'un véhicule pressurisé qui augmenterait considérablement la capacité des astronautes à explorer la surface lunaire, la NASA inclura deux astronautes japonais dans les futures missions Artemis sur la Lune. Ils seraient les premiers non-Américains à marcher sur la Lune si la mission Artemis avait lieu avant une mission chinoise prévue.

La NASA a dit La contribution du Japon à Artemis « permettra aux astronautes de voyager plus loin et de mener des recherches scientifiques dans des zones géographiques diverses en servant d'habitat mobile et de laboratoire permettant aux astronautes de vivre et de travailler pendant de longues périodes ». La NASA a également indiqué qu'elle pouvait « accueillir deux astronautes pendant 30 jours maximum pendant leur transit dans la région proche du pôle sud de la Lune ». L'agence spatiale vise à « utiliser le rover pressurisé sur Artemis VII et les missions ultérieures sur une durée de vie approximative de 10 ans ».

Certes, les relations américano-japonaises ont connu des hauts et des bas. En 1853, le commodore Matthew Perry dirigea un escadron de navires de la marine américaine dans les eaux japonaises et, grâce à une combinaison de menaces et de diplomatie, Il met fin à la période d'isolement du Japon qui a duré plus de deux siècles. Et j’ai fait connaître ce pays au monde. Finalement, après Guerre russo-japonaise Entre 1904 et 1905, le Japon devient une puissance mondiale.

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Plus tard au cours du XXe siècle, les États-Unis et leurs alliés se sont engagés dans une lutte à mort avec le Japon à travers le Pacifique, qui a commencé avec le blitz de Pearl Harbor et s’est terminée par le largage des bombes atomiques sur Hiroshima et Nagasaki. Le Japon a passé la majeure partie du reste du XXe siècle en tant qu’allié des États-Unis pendant la guerre froide, mais rival en matière de développement commercial et technologique.

Au XXIe siècle, une nouvelle guerre froide a éclaté, dans laquelle la Chine est devenue l’ennemi principal. Comme pour le premier volet, une partie de ce conflit se déroule dans l’espace. Lorsque le programme Artemis a débuté, les États-Unis ont ajouté un certain nombre de fonctionnalités qui constituaient une amélioration par rapport au programme Apollo visant à faire atterrir un homme sur la Lune, la moindre d'entre elles étant de faire du retour sur la surface lunaire un effort international.

L’une de ces caractéristiques est les Accords Artemis, un accord entre nations sur les règles selon lesquelles l’exploration spatiale sera menée. La Suisse et la Suède sont les signataires les plus récents du traité. Sur les 38 accords et cela continue.

La NASA a également démontré qu'Artemis est un effort international en incluant l'astronaute canadien Jeremy Hansen, dans le cadre de la mission en orbite lunaire Artemis 2, prévue pour la fin de 2025. L'inclusion de deux astronautes japonais dans les missions Artemis ultérieures est la prochaine étape logique de cette stratégie.

Comment les deux pays bénéficient-ils de ce partenariat lunaire ?

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Le Japon a un accès direct à la technologie qui sera développée grâce à Artemis, qui aura des applications spatiales et terrestres. Tout aussi important, le pays aura le droit de se vanter d’avoir fait marcher ses astronautes sur la Lune.

La NASA acquiert ce qui est en réalité un VR lunaire, un véhicule pressurisé capable d'emmener deux astronautes sur de longues distances à travers la surface lunaire, visitant des sites très éloignés du site d'atterrissage. Les astronautes peuvent travailler et vivre à l’intérieur du vaisseau spatial en manches de chemise et émerger dans des combinaisons spatiales pour prélever des échantillons géologiques et laisser derrière eux des expériences. La transaction est distincte de Les trois rovers lunaires commerciaux Récemment annoncé par la NASA.

Les projets d’exploration spatiale à grande échelle, y compris le programme initial Apollo visant à faire atterrir des humains sur la Lune et sur la Station spatiale internationale, ont toujours inclus un élément de pouvoir politique doux. Les États-Unis ont mené le programme Apollo pour éblouir le monde avec leurs prouesses technologiques, importantes pendant la guerre froide avec l’Union soviétique.

Artémis présente un aspect similaire de soft power politique mais avec une différence majeure par rapport à Apollo. Alors qu’il y a plus de 50 ans, le monde était censé assister aux premiers alunissages avec admiration (et avec crainte de la part des Soviétiques), le monde est désormais invité à se joindre aux prochains alunissages.

Aujourd’hui, le reste du monde, en particulier les pays qui ont signé les accords Artemis, doivent se demander comment ils peuvent envoyer leurs astronautes dans des missions Artemis sur la Lune. La NASA est ouverte aux affaires et nous pouvons nous attendre à d’autres annonces avec davantage de pays en temps voulu.

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Publié par Mark R. Whittington, qui écrit fréquemment sur la politique spatiale, a rédigé une étude politique sur l’exploration spatiale intitulée «Pourquoi est-il difficile de retourner sur la Lune ? » à coté « La Lune, Mars et au-delà« Et la dernière »Pourquoi l’Amérique retourne-t-elle sur la Lune ?« Il blogue dans Le coin des sans-abri.

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Des planètes comme la Terre et Jupiter pourraient-elles être utilisées comme laboratoires pour aider à résoudre les mystères cosmiques ?

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Des planètes comme la Terre et Jupiter pourraient-elles être utilisées comme laboratoires pour aider à résoudre les mystères cosmiques ?

Les planètes de notre système solaire, comme la Terre et Jupiter, pourraient être utilisées pour détecter les ondes gravitationnelles et mieux comprendre les mystères cosmiques – depuis le tout début de l’univers jusqu’à la matière noire, affirment les scientifiques.

Des chercheurs de l'Institut de physique des hautes énergies de Pékin et de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong ont déclaré que les champs magnétiques de ces planètes serviraient d'observatoire géant.

En effet, cela aidera à convertir les ondes gravitationnelles insaisissables en particules lumineuses pouvant être captées par des capteurs spécialement conçus en orbite, a écrit l'équipe dans la revue à comité de lecture Physics Review Letters le mois dernier.

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Ils ont déclaré que cette approche innovante pourrait conduire à l’observation d’ondes gravitationnelles à haute fréquence, probablement produites immédiatement après le Big Bang et impossibles à détecter avec les installations au sol actuelles.

« Nous avons démontré que les planètes proches, comme la Terre et Jupiter, peuvent être utilisées comme laboratoire pour détecter les ondes gravitationnelles à haute fréquence », ont écrit les chercheurs.

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations de l’espace-temps provoquées par les processus les plus violents de l’univers. Par exemple, la collision de deux trous noirs en rotation peut libérer une énorme quantité d’énergie gravitationnelle, qui se propage dans toutes les directions s’éloignant de la source.

Ces ondulations cosmiques se déplacent à la vitesse de la lumière et contiennent des informations clés sur leurs origines et la nature de la gravité elle-même.

Alors qu'Albert Einstein avait prédit l'existence d'ondes gravitationnelles, leur détection s'est avérée extrêmement difficile car les ondes n'interagissent pas beaucoup avec la plupart des matières. Ils sont également souvent faibles et ne perturbent l’espace-temps que d’une quantité à peine mesurable.

Le succès de LIGO a stimulé une série de projets en cours et prévus pour rechercher des signaux d'ondes gravitationnelles inférieurs à 10 000 Hz, a déclaré dimanche au Science and Technology Daily, co-auteur de l'étude, Ren Jing, de l'Institut de physique des hautes énergies.

Mais elle a déclaré que la découverte des ondes gravitationnelles à haute fréquence avait une grande valeur scientifique car elles provenaient probablement du début inconnu de l'univers. Cela inclut la fusion de trous noirs primordiaux, donnant naissance aux premières ondes gravitationnelles du monde, et contient des informations clés sur la matière noire.

Les scientifiques ont découvert des moyens d’observer indirectement les ondes gravitationnelles à haute fréquence, notamment celles basées sur ce que l’on appelle l’effet Gertsenstein inverse. Ceci décrit la conversion entre les ondes gravitationnelles et les ondes électromagnétiques en présence d'un champ magnétique externe.

Lorsque la lumière traverse un champ magnétique puissant, elle produit une onde gravitationnelle, et vice versa, selon le physicien russe Mikhaïl Gertsenstein.

Pendant longtemps, cette idée a été considérée comme peu pratique du point de vue expérimental, car le champ magnétique devrait être astronomiquement grand et très largement distribué dans l’espace.

Une équipe chinoise découvre des preuves clés de l'existence d'ondes gravitationnelles de basse fréquence

Dans leur étude, l’équipe chinoise a proposé d’utiliser la Terre et Jupiter comme aimants massifs pour l’effet Gertsenstein inverse.

Le champ magnétique terrestre résulte du mouvement du fer en fusion dans son noyau, qui forme une magnétosphère qui s'étend loin dans l'espace et protège la planète des éruptions solaires et du rayonnement cosmique.

Les chercheurs ont calculé la quantité et les fréquences possibles des particules lumineuses qui seraient produites par les ondes gravitationnelles à haute fréquence traversant les magnétosphères de la Terre et de Jupiter. Ils ont dit que les résultats étaient très encourageants.

L’équipe a également utilisé des sondes scientifiques existantes – notamment le satellite japonais d’astronomie à rayons X Suzaku et le vaisseau spatial Juno de la NASA actuellement en orbite autour de Jupiter – pour montrer qu’elles pourraient avoir effectivement capturé certaines particules lumineuses converties à partir d’ondes gravitationnelles.

« Par rapport à d'autres méthodes de détection, notre approche peut couvrir une large gamme de fréquences d'ondes gravitationnelles. Nous aurons également confiance dans la force du champ magnétique, entre autres avantages », a déclaré Liu Tao, co-auteur de l'Université des sciences de Hong Kong. La technologie a déclaré au journal.

Les chercheurs ont déclaré que l'orbite et la direction de la sonde doivent être soigneusement conçues pour améliorer les résultats de détection.

« [Our study] « Cela devrait être considéré comme un point de départ pour une exploration plus systématique des opportunités offertes par un tel laboratoire naturel », écrivent-ils.

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Éco-îles du Venezuela

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Éco-îles du Venezuela

Cette photo, prise par un astronaute à bord de la Station spatiale internationale, capture le paysage luxuriant et dynamique du sud-est du Venezuela. La chaîne de montagnes Auyán-tepuí, également appelée massif d'Auyán, s'élève à des milliers de pieds au-dessus des environs, projetant des ombres le long de ses bords nord et ouest. Les rivières Caroni et Carao coulent à l'ouest du massif, convergeant près de Canaima et rejoignant finalement le fleuve Orénoque.

tomber à l'intérieur hauts plateaux de GuyaneLes montagnes de table – connues sous le nom de tepuis – ont des pentes verticales abruptes pouvant atteindre 3 000 mètres (10 000 pieds) de hauteur. Auyán-tepuí, l'un des plus grands tepuis, atteint une altitude d'environ 1 524 mètres (5 000 pieds).

En raison de son altitude, les zones sommitales des Tepuis ont un climat plus frais. Ce sont des îles écologiquement uniques, abritant des espèces de plantes et d’animaux que l’on trouve uniquement sur les sommets plats de la crête. La région de Tepui contient certaines des formations géologiques les plus anciennes de la Terre, estimées à plus de 1,7 milliard d'années, ce qui la rend plus ancienne que la Terre. Himalaya Et Appalaches Montagnes combinées.

La petite ville de Canaima apparaît comme une petite tache de couleur claire en haut à gauche de l'image. Les touristes visitant les tepuis atteignent la zone reculée via cette ville. A l'est de la rivière Caroni, Parc national Canaïma Il préserve les cascades, les rivières, les forêts tropicales et la faune sauvage comme les loutres géantes, les jaguars et les oiseaux exotiques. Le long de la rivière Carao, on peut voir des cascades, comme celle de Salto el Sapo, près de Canaema. Zone A Patrimoine mondial de l'UNESCOElle est connue pour son histoire géologique, son grand nombre d’espèces endémiques, sa biodiversité et sa beauté naturelle.

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Photo d'un astronaute ISS070-E-53609 Acquis le 4 janvier 2024 avec un appareil photo numérique Nikon D5 utilisant une focale de 240 mm. Il est fourni par l’installation d’observation de la Terre de l’équipage de la Station spatiale internationale et l’unité des sciences de la Terre et de télédétection du Johnson Space Center. La photo a été prise par l'un des membres Equipage d'expédition 70. L'image a été recadrée et améliorée pour améliorer le contraste, et les éléments de lentille ont été supprimés. le Programme de la Station spatiale internationale Accompagne le laboratoire dans le cadre de Laboratoire national de l'ISS Aider les astronautes à prendre des images de la Terre qui seront d'une grande valeur pour les scientifiques et le public, et rendre ces images librement accessibles sur Internet. Des photos supplémentaires prises par les astronautes et les astronautes peuvent être consultées sur NASA/JSC Portail pour les photographies de la Terre par les astronautes. Commentaire de Sarah Schmidt, GeoControl Systems, contrat JETS II à NASA-JSC.

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