наука
Подписчиков:
707Постов:
5329
физика
математика
астрономия
химия
Физики экспериментально подтвердили существование нового типа сверхпроводимости
Международная коллаборация физиков под руководством ученых из Йельского университета в США представила самые убедительные на сегодня подтверждения существования нового типа сверхпроводящих материалов. Доказательство существования нематической фазы вещества — научный прорыв, открывающий путь к созданию сверхпроводимости совершенно новым способом.
Физик Eduardo H. da Silva Neto, в ультра-тихом, изолированном от вибраций помещении в Йеле
В теории сверхпроводимости есть раздел, описывающий, как протекание электрического тока без сопротивления можно объяснить электронной нематичностью — фазовым состоянием вещества, при котором частицы нарушают свою вращательную симметрию.
Химические соединения, теоретически способные обеспечивать существование нематической фазы, при комнатной температуре для электрона в атомах горизонтальные и вертикальные направления потенциального движения неразличимы по свойствам. Однако при более низких температурах электроны могут перейти в «нематическую» фазу. В ней одно из направлений становится для частиц предпочтительным. Иногда электроны могут начать колебаться, отдавая предпочтение то одному, то другому направлению. Это явление называется нематическими флуктуациями.
Десятилетиями физики безуспешно пытались доказать существование сверхпроводимости, вызванной нематическими флуктуациями, и наконец-то им удалось подтвердить существование нужной фазы вещества в смеси селенидов железа и серы.
«Это идеальные материалы для нашего исследования, поскольку они демонстрируют нематический порядок и сверхпроводимость без магнетизма, который затрудняет их изучение», — отметил Эдуардо Х. да Силва Нето (Eduardo H. da Silva Neto), руководитель проекта.
Ученые охладили экспериментальные образцы до температуры менее 500 милликельвин. В таких условиях все движения и колебания атомов практически прекращаются. Для наблюдения за материалом авторы статьи использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который позволяет получать изображения квантовых состояний электронов.
Фазовая диаграмма FeSe1−xSx, и кристаллическая и электронная структура сверхпроводящего соединения FeSe0.81S0.19
Исследователи сосредоточились на образцах с максимальными нематическими флуктуациями, чтобы обнаружить «энергетическую щель» — показатель наличия и силы сверхпроводимости. Результаты эксперимента показали существование нужного разрыва. Он точно соответствовал теоретическим параметрам сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.
«Доказать существование разрыва было очень трудно, потому что для точного измерения разрыва требуются сложные СТМ-измерения при очень низких температурах. Следующий шаг — изучить этот процесс еще внимательнее. Что произойдет со сверхпроводимостью при увеличении содержания серы? Исчезнет ли она? Вернутся ли спиновые флуктуации?» — очертил перспективы да Силва Нето.
Теперь ученые могут не фокусироваться на магнитных параметрах сверхпроводимости, как это было принято ранее. Одно из направлений будущих исследований — управление нематическими флуктуациями, что потенциально может привести к созданию сверхпроводников, работающих при более высоких температурах.
Статья спизжена отсюда
Китайский генетик, создавший первых в мире ГМ-детей, открыл собственную лабораторию в Пекине
Молекулярный биолог Хэ Цзянькуй, вызвавший в 2018 году всеобщее возмущение созданием первых в мире детей с отредактированным геномом, опубликовал новую фотографию, сделанную в его собственной лаборатории в столице Китая.
Биолог отбыл трехлетний срок за незаконную медицинскую практику и вышел на свободу в 2022 году. Почти сразу Цзянькуй возобновил исследования по редактированию генома человеческих эмбрионов для лечения генетических заболеваний, таких как мышечная дистрофия Дюшенна и болезнь Альцгеймера, придерживаясь международных правил.
Летом этого года Цзянькуй сообщил, что получил предложение о работе от неназванного инвестора из Кремниевой долины (США), однако спустя несколько месяцев у молекулярного биолога появилась собственная лаборатория в Пекине.
Астрономы раскрыли причину исчезновения звезды в галактике Андромеды
За последние 10 лет ученые наблюдали за необычным «поведением» красного сверхгиганта в соседней галактике. Сначала он становился ярче, потом принялся тускнеть, а теперь практически исчез. Причем никакого взрыва сверхновой, который в таких случаях бывает, астрономы не увидели.
Галактика Андромеды
Когда астрономы стали сравнивать снимки неба разных лет, они обнаружили, что некоторые звезды бесследно исчезли. На эту тему даже не так давно устроили широкомасштабное расследование, огромное количество изображений анализировала нейросеть.
В итоге из 150 тысяч различий на снимках абсолютное большинство признали ошибочными обнаружениями: случайно попавшими на оптику пылинками, царапинами и так далее. Но осталось порядка сотни случаев, когда, похоже, действительно исчезала самая настоящая звезда.
Специалисты предлагали разные варианты природы этого явления. К примеру, эффект так называемого гравитационного линзирования: очень массивный объект вроде черной дыры работает как «линза» и искажает свет объекта позади него, в итоге рядом с ним на какое-то время что-то появляется, а потом исчезает.
Недавно ученые нашли еще один такой пример, но на этот раз поняли, с чем имеют дело. С 2014 года они наблюдали в галактике Андромеды звезду M31-2014-DS1, в которой распознали красного сверхгиганта — очень массивную и старую звезду, которая вот-вот должна «умереть». Напомним, галактика Андромеды (М31) — ближайшая крупная соседка Млечного Пути, расположенная примерно в 2,5 миллиона световых лет от нас.
Почти любая звезда начинает раздуваться в конце основного цикла своей «жизни», то есть когда в ее ядре заканчивается водород для термоядерных реакций. Ядро сжимается, от этого раскаляется и перегревает окружающую мантию. Внешняя оболочка звезды расширяется до огромных размеров: светило становится в сотни раз крупнее Солнца. Потом эта оболочка покидает звезду навсегда. Мантия карликовых звезд типа Солнца сходит с них спокойно, но с массивных сбрасывается эффектной вспышкой под названием «взрыв сверхновой».
Выброшенное вещество остается в окружающем пространстве живописным облаком, а ядро сжимается и становится одним из трех: в случае солнцеподобных и прочих маломассивных светил — белым карликом диаметром примерно с планету, а если звезда была тяжеловесом — либо пульсаром (нейтронной звездой), либо черной дырой.
Снимки «пропавшей» звезды M31-2014-DS1 в галактике Андромеды
Пропавшая звезда в галактике Андромеды была во много раз тяжелее Солнца. Значит, от нее логично было ожидать прощального взрыва сверхновой. Но его не было. Вместо этого звезда сначала в течение примерно первых двух лет наблюдений становилась ярче, потом потускнела за следующий год до первоначального уровня и продолжила постепенно слабеть.
В конце концов, в 2023 году она уже не прослеживалась не только в оптическом, но и в ближнем инфракрасном диапазоне. Впрочем, с большим трудом все же удалось рассмотреть нечто едва уловимое там, где еще недавно была звезда-сверхгигант.
По мнению команды астрофизиков из США, произошло то, что до недавних пор считали невозможным: звезда «схлопнулась» и превратилась в черную дыру без взрыва сверхновой, то есть не выбросив почти ничего в пространство. Это явление называют неудавшейся сверхновой. В статье (доступна на сервере препринтов arXiv.org) ученые изложили сценарий вероятного развития событий, который объясняет, почему именно так все произошло.
Они посчитали, что «при жизни» звезда имела массу примерно как 20 Солнц, но к моменту своего таинственного исчезновения «весила» всего около семи Солнц. То есть она не сбросила оболочку по той простой причине, что уже нечего было сбрасывать: практически всю свою внешнюю мантию звезда давно растеряла. Почему — не уточняется, но насчет других таких «раздетых» звезд установлено, что их «раздевает» звезда-компаньон: она перетягивает к себе вещество жертвы. Отметим, что звезды-сверхгиганты чаще всего расположены в двойных системах.
В любом случае, по мнению астрофизиков, ставшая «невидимкой» звезда в галактике Андромеды представляла собой почти «голое» ядро, окруженное очень тонкой оболочкой. Именно эти остатки некогда роскошной мантии и светились, когда звезда понемногу становилась ярче.
Статья спизжена отсюда
Здесь мы собираем самые интересные картинки, арты, комиксы, мемасики по теме наука (+5329 постов - наука)
наука
Наши любимые теги
Топ комментов
А бывает, комменты лучше постов. Смотрим топ тредов и вникаем!