Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Padł rekord temperatury nadprzewodnika
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jony wystrzeliwane podczas rozbłysków słonecznych są 6,5-krotnie cieplejsze niż dotychczas sądzono, donoszą naukowcy z Wielkiej Brytanii i USA. Ich odkrycie stanowi jednocześnie rozwiązanie zagadki, która od lat 70. XX wieku trapiła specjalistów zajmujących się badaniem naszej gwiazdy. Wówczas zauważono, że linie spektralne promieniowania słonecznego są szersze niż spodziewane w zakresie ekstremalnego ultrafioletu i promieniowania rentgenowskiego. Przez 50 lat uważano, że ma to związek z turbulencjami, jednak nikt nie potrafił zidentyfikować natury tych turbulencji, co stawiało całą hipotezę pod znakiem zapytania.
Rozbłyski słoneczne to skutek gwałtownego uwolnienia energii z zewnętrznych warstw atmosfery Słońca, w wyniku której jej fragmenty są podgrzewane do temperatury ponad 10 milionów stopni Celsjusza. Badanie tych wydarzeń ma jak najbardziej praktyczny wymiar. Gwałtowne skoki promieniowania związane z rozbłyskami zagrażają satelitom, astronautom, zaburzają górne warstwy atmosfery Ziemi.
Badacze chcieli poznać mechanizm, za pomocą którego rozbłyski podgrzewają plazmę – złożoną z jonów i elektronów – do ponad 10 milionów stopni Celsjusza. W trakcie swych badań zauważyli, że jony, stanowiące nawet połowę plazmy, są podgrzewane znacznie silniej niż elektrony. Okazało się, że ich temperatura sięga 60 milionów stopni Celsjusza.
Jesteśmy niezwykle podekscytowani spostrzeżeniem, że w wyniku rekoneksji magnetycznej jony osiągają 6,5-krotnie wyższą temperaturę niż elektrony. Wydaje się to uniwersalną zasadą, którą potwierdza to, co dzieje się w pobliżu Ziemi, badania wiatru słonecznego i symulacje komputerowe. Dotychczas jednak nikt nie łączył tego z rozbłyskami słonecznymi. Przyjmowano, że jony i elektrony muszą mieć tę samą temperaturę. Jednak gdy obliczyliśmy wszystko ponownie, korzystając z nowych danych, okazało się, że w wielu istotnych fragmentach rozbłysków słonecznych różnice temperatur pomiędzy jonami i elektronami mogą utrzymywać się przez dziesiątki minut, mówi główny autor badań, doktor Alexander Russell z University of St Andrews.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Pobili rekord temperatury, obalili teorię o katastrofie entropii i wykorzystali nowy metodę spektroskopii laserowej do badania gęstej plazmy – a to wszytko podczas jednych przełomowych badań, których wyniki opisali na łamach Nature. Międzynarodowy zespół naukowców z uczelni w USA, Wielkiej Brytanii i European XFEL poinformował o podgrzaniu złota do ponad 19 000 kelwinów bez utraty jego struktury krystalicznej.
To prawdopodobnie najbardziej gorący kryształ, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, mówi profesor Thomas White z University of Nevada. Uzyskane wyniki obalają teorię zwaną katastrofą entropii, zgodnie z którą żadne ciało stałe nie może pozostać stabilne w temperaturze trzykrotnie przekraczającej jego temperaturę topnienia. Dla złota temperatura ta wynosi 1337 kelwinów, więc zgodnie z tą teorią złoto powinno utracić strukturę krystaliczną po przekroczeniu temperatury 4000 kelwinów. Tymczasem utrzymało ją przy temperaturze 14-krotnie wyższej od temperatury topnienia.
Naukowcy rozgrzewali cienką złotą folię wykorzystując do tego celu laser, którego impuls trwał 50 biliardowych części sekundy. Wydaje się, że powodem, dla którego złoto zachowało strukturę krystaliczną jest tempo rozgrzewania. Wyniki eksperymentu sugerują, że ciała stałe mogą zachować strukturę krystaliczną przy znacznie wyższych temperaturach niż sądzono, o ile zostaną odpowiednio szybko podgrzane. To zaś niezwykle ważne spostrzeżenie dla badań nad fizyką wysokich energii czy fuzją jądrową.
Do pomiaru tak wysokiej temperatury wewnątrz złotej folii potrzebne było odpowiednie narzędzie. W roli największego termometru na świecie wykorzystaliśmy Linac Coherent Light Source, 3-kilometrowy laser generujący twarde promieniowanie rentgenowskie. To po raz pierwszy pozwoliło nam zmierzyć temperaturę wewnątrz gęstej plazmy. Wcześniej taki pomiar nie był możliwy, wyjaśnia White.
Opracowana podczas badań nowa metoda pozwoli na bezpośrednie pomiary temperatury wewnątrz plazmy powstającej w momencie implozji podczas eksperymentów z inercyjnym uwięzieniem plazmy podczas fuzji jądrowej. To z kolei powinno znakomicie zwiększyć naszą wiedzę na temat tego procesu i możliwości jego kontroli, co jest niezbędne do stworzenia praktycznych elektrowni fuzyjnych.
Niedawno White i jego zespół ponownie zaczęli wykorzystywać Linac Coherent Light Source. Tym razem prowadzą eksperymenty z gorącym skompresowanym żelazem. Chcą w ten sposób lepiej poznać warunki panujące wewnątrz planet.
Źródło: Superheating gold beyond the predicted entropy catastrophe threshold
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Autor opisanych tutaj badań został oskarżony o oszustwo. Artykuł naukowy wycofano.
Fizycy z University of Rochester poinformowali o stworzeniu pierwszego w historii nadprzewodnika działającego w temperaturze pokojowej. Uzyskany przez nich związek wodoru, węgla i siarki wykazuje właściwości nadprzewodzące w temperaturze dochodzącej do 15 stopni Celsjusza. Po raz pierwszy w historii można rzeczywiście stwierdzić, że osiągnięto nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej, mówi Ion Errea z Uniwersytetu Kraju Basków, fizyk-teoretyk zajmujący się materią skondensowaną. Wyniki badań opublikowano na łamach Nature.
Naukowcy od dawna poszukują nadprzewodników działających w temperaturze pokojowej. Materiały takie zrewolucjonizowałyby wiele dziedzin życia. Pozwoliłyby na bezstratne przesyłanie energii liniami wysokiego napięcia, budowę lewitujących pociągów wielkich prędkości czy stworzenie znacznie bardziej wydajnych komputerów. Niestety, opracowany przez Amerykanów materiał nigdy nie posłuży do stworzenia wspomnianych urządzeń, gdyż wykazuje właściwości nadprzewodzące przy ciśnieniu sięgającym 75% ciśnienia panującego w ziemskim jądrze.
Ludzie od dawna marzą o nadprzewodnikach. Dlatego też mogą nie docenić tego, co zostało osiągnięte, gdyż potrzebujemy do tego wysokich ciśnień, mówi Chris Pickard z University of Cambridge.
Teraz, gdy udowodniono, że nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej jest możliwe, należy jeszcze znaleźć materiał, który będzie nadprzewodnikiem przy ciśnieniu atmosferycznym. Na szczęście niektóre cechy nowego związku sugerują, że możliwe będzie znalezienie odpowiedniego materiału.
Opór elektryczny to zjawisko, które ma miejsce, gdy przemieszczające się elektrony zderzają się z atomami metalu, w którym podróżują. W 1911 roku odkryto, że w niskich temperaturach elektrony wywołują drgania w sieci atomowej metallu, a w wyniku tych drgań elektrony łączą się w pary Coopera. Różne prawa fizyki kwantowej powodują, że pary takie przemieszczają się przez sieć krystaliczną metalu, nie napotykając na żaden opór. Jakby jeszcze tego było mało, tworzą one „nadprzewodzący płyn”, który posiada silne pole magnetyczne, pozwalające np. na osiągnięcie magnetycznej lewitacji nad nadprzewodzącymi szynami kolejowymi.
W 1968 Neil Ashcroft z Cornell University stwierdził, że w osiągnięciu nadprzewodnictwa powinny pomóc atomy wodoru. Co prawda potrzeba jest niezwykle wysokich ciśnień, by uzyskać sieć krystaliczną wodoru, jednak praca Ashcrofta dawała nadzieję, że uda się znaleźć taki związek wodoru, dzięki któremu będzie to możliwe przy niższych ciśnieniach.
Szybkich postępów zaczęto dokonywać w XXI wieku, kiedy to z jednej strony pojawiły się potężniejsze komputery, pozwalające na przeprowadzanie teoretycznych obliczeń i warunków, jakie powinny być spełnione, by osiągnąć nadprzewodnictwo, z drugiej zaś rozpowszechniło się użycie kompaktowych komór diamentowych, pozwalających na osiąganie bardzo wysokich ciśnień.
Badania tego typu są bardzo kosztowne, o czym świadczy chociażby przykład z Rochester. Zespół naukowy, który pochwalił się osiągnięciem nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej, posiłkował się obliczeniami i intuicją. Podczas prac testowano wiele związków wodoru, z różną zawartością wodoru. Konieczne było bowiem znalezienie odpowiednich proporcji tego pierwiastka.
Jeśli będziemy mieli zbyt mało wodoru, nie uzyskamy dobrego nadprzewodnika. Jeśli będzie go zbyt dużo, to formę metaliczną przybierze on przy ciśnieniach, które niszczą diamentowe ostrza komory. W czasie swoich badań uczeni zniszczyli dziesiątki par takich ostrzy, z których każda kosztuje 3000 USD. Budżet na diamenty to największy problem, przyznaje Ranga Dias, szef zespołu badawczego.
Dzisiejszy sukces był możliwy dzięki wykorzystaniu osiągnięć niemieckich naukowców, którzy w 2015 roku uzyskali nadprzewodzący siarkowodór w temperaturze -70 stopni Celsjusza. Amerykanie również rozpoczęli swoją pracę od siarkowodoru. Dodali do niego metan, a całość przypiekli laserem. Byliśmy w stanie wzbogacić całość i wprowadzić do systemu odpowiednią ilość wodoru, by utrzymać pary Coopera w wysokich temperaturach, wyjaśnia Ashkan Salamat.
Naukowcy przyznają, że nie wiedzą dokładnie, jak wygląda ich materiał. Wodór jest zbyt mały, by było go widać w standardowym próbkowaniu struktury, nie wiadomo zatem, jak dokładnie wygląda sieć krystaliczna uzyskanego związku, ani nawet jaka jest jego dokładna formuła chemiczna. Uzyskane wyniki nie do końca zgadzają się też z wcześniejszymi teoretycznymi przewidywaniami. Niewykluczone, że wysokie ciśnienie w jakiś nieprzewidywalny sposób zmieniło badaną substancję, dzięki czemu udało się uzyskać tak dobre nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej.
Obecnie Dias i jego grupa pracują nad dokładnym określeniem budowy swojej substancji. Gdy już będą to wiedzieli, teoretycy będą mogli przystąpić do obliczeń, pozwalających na dalsze udoskonalenie przepisu na nadprzewodnik w temperaturze pokojowej.
Dotychczas udowodniono, że próba uzyskania działającego w temperaturze pokojowej nadprzewodnika złożonego z wodoru i jeszcze jednego pierwiastka to ślepy zaułek. Jednak trójskładnikowe związki mogą być rozwiązaniem problemu. Szczególnie obiecująco wygląda tutaj dodanie węgla do całości. Węgiel ma bardzo silne wiązania kowalencyjne i, jak się wydaje, zapobiega on rozpadaniu się par Coopera przy mniejszym ciśnieniu.
Ciśnienie atmosferyczne będzie tutaj bardzo dużym wyzwaniem. Ale jeśli do równania dodamy węgiel, to jest to bardzo dobry prognostyk na przyszłość, mówi Eva Zurek z zespołu obliczeniowego, który współpracuje z grupą Diasa.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jezioro Żabińskie (Żabinki) na Pojezierzu Mazurskim w gminie Kruklanki dostarczyło niezwykle szczegółowych danych dotyczących temperatur w holocenie. Profesor Wojciech Tylmann i doktor Maurycy Żarczyński z Wydziału Oceanografii i Geografii Uniwersytetu Gdańskiego, we współpracy z kolegami z Niemiec i Szwajcarii przeprowadzili badania osadów jeziora, które pozwoliły im na zrekonstruowanie temperatur z ostatnich 10 800 lat.
Każda analizowana próbka reprezentowała okres 3 lat, dzięki czemu naukowcy byli w stanie śledzić dekadowe zmienności temperatury. Nasza rekonstrukcja jest jedną z nielicznych na świecie, która operuje tak wysoką rozdzielczością czasową, stwierdził prof. Tylmann.
Jezioro Żabińskie jest wyjątkowe. Odkładające się przez tysiąclecia warstwy osadów pozostały nienaruszone. Co więcej, wyraźnie widać w nich roczne przyrosty. Mamy tam naprzemienne warstwy jasną (odkłada się wiosną oraz latem i jest bogata w węglan wapnia) oraz ciemną (zdominowana przez szczątki organiczne, odkłada się jesienią i zimą). Dwie takie warstwy tworzą więc jeden rok.
Uczeni pobrali 20-metrowy rdzeń i skoncentrowali się na badaniu węglanu wapnia. Zainteresowali się właśnie nim, gdyż prowadzone od kilkunastu lat badania pokazały, że w Jeziorze Żabińskim istnieje zależność pomiędzy warunkami meteorologicznymi, a wytrącaniem się węglanu wapnia. Gdy spostrzeżenie to potwierdzono analizą za ostatnich 60 lat, stwierdzono, że węglan wapnia pozwoli zrozumieć historię jeziora.
Badania pokazały, że mediana wzrostu temperatur w ciągu ostatnich 90 lat wynosi 0,28 stopni Celsjusza na dekadę i jest najszybsza w całym badanym okresie. Obecne temperatury nie tylko są najwyższe od niemal 11 tysięcy lat, ale też mamy do czynienia z ich bezprecedensowo szybkim wzrostem.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Upały mogą przyspieszać biologiczne starzenie się u starszych osób, ostrzegają badacze z Uniwersytetu Południowej Kalifornii. Okazuje się bowiem, że osoby mieszkające w regionach, w których ma miejsce więcej bardzo gorących dni mają wyższy średni wiek biologiczny, niż mieszkańcy regionów, gdzie takie dni zdarzają się rzadziej.
Wiek biologiczny to wskaźnik, który pokazuje, jak nasz organizm funkcjonuje na poziomie molekularnym, komórkowym i systemowym. Jeśli nasz wiek biologiczny jest większy, niż wiek chronologiczny, jesteśmy narażeni na wyższe ryzyko zachorowań i śmierci. Nie od dzisiaj wiadomo, że ekstremalne fale upałów są powiązane z negatywnymi skutkami dla zdrowia i wyższym ryzykiem zgonu – szczególnie u osób starszych – jednak dotychczas nie było jasne, jak przekładają się one na wiek biologiczny.
Naukowcy z Kalifornii sprawdzili, jak zmienia się wiek biologiczny ponad 3600 Amerykanów. W badaniu wzięły osoby w wieku 56 lat i wyższym. Uczeni przez sześć kolejnych lat pobierali ich krew i badali zachodzące zmiany epigenetyczne. Analizowali je i określali wiek biologiczny każdego w zbadanych w momencie pobierania próbki. Następnie zmiany wieku biologicznego porównywali z danymi dotyczącymi wyjątkowo upalnych dni i ich liczby w miejscu zamieszkania badanych.
Uczeni odkryli, że istnieje silna korelacja pomiędzy liczbą wyjątkowo upalnych dni w roku, a przyspieszeniem biologicznego starzenia się. Było to widoczne także po wzięciu pod uwagę różnych czynników społecznych, ekonomicznych i demograficznych, jak styl życia, spożycie alkoholu, papierosów i inne czynniki.
Osoby mieszkające na obszarach, gdzie przez połowę roku temperatury sięgają 32 stopni Celsjusza lub więcej – jak na przykład mieszkańcy Phoenix w Arizonie – doświadczyły 14 dodatkowych miesięcy biologicznego starzenia się, w porównaniu z osobami, mieszkającymi na terenach, gdzie liczba takich upalnych dni jest mniejsza niż 10 w roku. Starzały się szybciej tylko z tego powodu, że mieszkały w bardziej ciepłym miejscu, mówi jedna z autorek badań, doktor Eun Young Choi.
Związek pomiędzy wyższymi temperaturami a szybszym biologicznym starzeniem się wykazały wszystkie trzy wykorzystane zegary epigenetyczne. Autorki podkreślają, że podczas badań wykorzystały indeks upału, którym posługuje się National Weather Service, gdyż bierze on pod uwagę nie tylko samą temperaturę powietrza, ale też jego wilgotność. Ma to olbrzymie znaczenie ze względu na tzw. temperaturę mokrego termometru. Niedawno okazało się bowiem, że upały są dla ludzi znacznie bardziej niebezpieczne, niż się dotychczas wydawało.
Naprawdę chodzi tutaj o kombinację temperatury i wilgotności. Szczególnie w odniesieniu do starszych osób, gdyż one nie pocą się w taki sam sposób jak młodsi. Z wiekiem nasza skóra coraz mniej efektywnie odprowadza nadmiar ciepła. Jeśli wówczas znajdujesz się w ciepłym wilgotnym miejscu, słabo się chłodzisz, wyjaśnia doktor Jennifer Ailshire.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.