Experimentos de la materia

Qué es la materia en química

Se han observado cuatrillizos de electrones en este material superconductor basado en el hierro, Ba1-xKxFe2As2, que se ve montado para las mediciones experimentales en la investigación del profesor Babaev. (Foto: Vadim Grinenko, Federico Caglieris)

El emparejamiento de electrones permite el estado cuántico de superconductividad, un estado de conductividad de resistencia cero que se utiliza en los escáneres de resonancia magnética y en la informática cuántica. Se produce en un material como resultado de la unión de dos electrones en lugar de su repulsión, como ocurriría en el vacío. El fenómeno fue descrito por primera vez en una teoría por Leon Cooper, John Bardeen y John Schrieffer, cuyo trabajo fue galardonado con el Premio Nobel en 1972.

El Grupo Babaev, que se centra en los nuevos fenómenos superconductores, (de izquierda a derecha) Filipp Rybakov, Albert Samoilenka, Daniel Weston, Egor Babaev, Andrea Benfenati, Mats Barkman e Illaria Maccari. Tanto Weston como Maccari fueron coautores del reciente artículo de Nature Physics.

Los llamados pares de Cooper son básicamente «opuestos que se atraen». Normalmente, dos electrones, que son partículas subatómicas con carga negativa, se repelen con fuerza. Pero a bajas temperaturas, en un cristal, se unen de forma poco rígida en pares, dando lugar a un sólido orden de largo alcance. Las corrientes de los pares de electrones ya no se dispersan por los defectos y obstáculos y un conductor puede perder toda la resistencia eléctrica, convirtiéndose en un nuevo estado de la materia: un superconductor.

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Experimentos de cambio de estados de la materia

Fig. 1: Visualización de EQM en CuO2 dopado con agujeros.Fig. 2: Entrenamiento de una RNA para identificar estados de simetría rota en los datos de SISTM.Fig. 3: Análisis de RNA de los datos experimentales de visualización de EQM.Fig. 4: Detección de RNA de la evolución de la simetría rota con la densidad de electrones.Fig. 5: Detección de RNA de simetría rota a diferentes energías de electrones.

Los datos que apoyan las conclusiones de este estudio están disponibles a través del autor correspondiente, previa solicitud razonable. Los datos incluyen conjuntos de datos experimentales, sus formularios de entrada estandarizados para el análisis de la RNA, las estadísticas de salida de la RNA, así como archivos de cuaderno de Mathematica para generar conjuntos de entrenamiento, estandarizar las imágenes de entrada y definir las escalas de color. Los datos utilizados para las Figs. 1 y 4 de Datos Extendidos se proporcionan como Datos de Origen.

ReferenciasDescargar referenciasAgradecimientos Agradecemos a P. Ginsparg, J. Hoffman, S. Kivelson, R. Melko, A. Millis, M. Stoudenmire, K. Weinberger y J. Zaanen por las discusiones y comunicaciones. A.M. e Y.Z. agradecen el apoyo del DOE DE-SC0010313; Y.Z. agradece el apoyo del DOE DE-SC0018946; E.-A.K. y J.C.S.D. agradecen el apoyo del Centro de Investigación de Materiales de Cornell con financiación del programa MRSEC de la NSF (DMR-1719875); E.K. y K.C. agradecen el apoyo de la NSF a través de la subvención número DMR-1609560. E.-A.K. y E.K. agradecen el apoyo del Instituto Kavli de Física Teórica (donde se produjeron las discusiones iniciales sobre el proyecto), que está subvencionado en parte por la NSF con el número de subvención PHY-1748958. S.U. y H.E. agradecen el apoyo de una subvención para la investigación científica del Ministerio de Ciencia y Educación de Japón y del Programa de Centros Globales de Excelencia de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia. K.F. y J.C.S.D. agradecen el apoyo del Departamento de Energía de EE.UU., Oficina de Ciencias Energéticas Básicas, con el número de contrato DEAC02-98CH10886; S.D.E, M.H.H. y J.C.S.D. agradecen el apoyo de la Iniciativa EPiQS de la Fundación Moore a través de la subvención GBMF4544; J.C.S.D. agradece el apoyo de la Fundación Científica de Irlanda con el premio SFI 17/RP/5445 y del Consejo Europeo de Investigación (ERC) con el número de premio DLV-788932.

->  Numeros romanos del 1 al 100000

Cuestionario sobre la materia

Las siguientes sugerencias pretenden ofrecer un «sabor» de trabajo práctico mientras los estudiantes trabajan en casa. Las sugerencias consisten tanto en simulaciones, que los compañeros pueden encontrar útiles para establecer «prácticas virtuales», como en experimentos sencillos que demuestran los principios básicos.  Muchas de las sugerencias pueden utilizarse en todos los grupos de edad con preguntas adecuadas para comprobar su comprensión. Algunas de ellas proceden de los recursos Marvin y Milo, que abarcan muchos temas de forma accesible.

Para evitar el riesgo de lesiones o daños, le recomendamos que siga las instrucciones tal y como se muestran, y que un adulto responsable supervise toda la actividad práctica y considere la idoneidad de cada tarea para su hijo.

Experimentos virtuales sobre la materia

Observa la transición de sólido a líquido y a sólido en este proyecto de ciencias para niños sobre los estados de la materia, y haz algo bueno para comer. Los sólidos pueden transformarse en líquidos y los líquidos en sólidos. Haz paletas de hielo con zumo de naranja y podrás ver ambas transformaciones.Qué necesitarás:Paso 1: Abre una lata de zumo de naranja congelado y ponla en una jarra grande con una cuchara. Toca el zumo congelado para sentir que está sólido y frío a la vez.PublicidadPaso 2: Añade agua según las instrucciones del envase para hacer zumo de naranja.Paso 3: Llena varios vasos de papel a unos 2/3 de su capacidad con zumo de naranja.Paso 4: Introduce un palito de manualidades en el líquido de cada vaso de papel.Paso 5: Con cuidado de no derramar, mete los vasos de zumo en el congelador.Paso 6: Compruébalos después de dos horas. Paso 7: Una vez que el zumo de naranja se haya congelado, retira los vasos de papel. En la página siguiente aprenderás a realizar un experimento científico que siempre tiene resultados dulces.Para más proyectos científicos divertidos para niños, consulta:AdvertisementCristales de azúcar en un hilo

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