Forskere observerer superledning i meteoritter

Forskere ved UC San Diego og Brookhaven Laboratory i New York ledte efter superledende materialer, hvor forskerne har haft lidt held før. De retter blikket mod en mangfoldig bestand af meteoritter, de undersøgte de 15 stykker kometer og asteroider for at finde "Mundrabilla" og "GRA 95205" - to meteoritter med superledende korn.

Mens meteoritter - på grund af deres ekstreme oprindelse i rummet - præsenterer forskerne for en lang række materielle faser fra de ældste tilstande i solsystemet, de giver også detektionsudfordringer på grund af fasernes potentielt lille målbarhed. Forskerholdet overvandt denne udfordring ved hjælp af en ultrafølsom måleteknik kaldet magnetisk feltmoduleret mikrobølgespektroskopi (MFMMS). Detaljer om deres arbejde er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

I deres papir, UC San Diego forskere Mark Thiemens, Ivan Schuller og James Wampler, sammen med Brookhaven Labs Shaobo Cheng og Yimei Zhu, karakterisere meteoritternes faser som legeringer af bly, tin og indium (det blødeste ikke-alkalimetal). De siger, at deres resultater kan påvirke forståelsen af ​​flere astronomiske miljøer, bemærker, at superledende partikler i kolde omgivelser kan påvirke planetdannelsen, form og oprindelse af magnetiske felter, dynamo effekter, bevægelse af ladede partikler og mere.

"Naturligt forekommende superledende materialer er usædvanlige, men de er særligt vigtige, fordi disse materialer kan være superledende i udenjordiske miljøer, " sagde Wampler, en postdoc-forsker i Schuller Nanoscience Group og papirets første forfatter.

Schuller, en fremtrædende professor ved Institut for Fysik med ekspertise i superledning og neuromorfisk databehandling, guidede undersøgelsens metodiske teknikker. Efter at have mildnet detektionsudfordringen med MFMMS, forskerne underinddelte og målte individuelle prøver, sætter dem i stand til at isolere de korn, der indeholder den største superledningsfraktion. Næste, holdet karakteriserede kornene med en række videnskabelige teknikker, herunder vibrating sample magnetometry (VSM), energidispersiv røntgenspektroskopi (EDX) og numeriske metoder.

"Disse målinger og analyser identificerede de sandsynlige faser som legeringer af bly, indium og tin, " sagde Wampler.

Ifølge Thiemens, en fremtrædende professor i kemi og biokemi, meteoritter med ekstreme dannelsesforhold er ideelle til at observere eksotiske kemiske arter, såsom superledere - materialer, der leder elektricitet eller transporterer elektroner uden modstand. Han bemærkede, imidlertid, det unikke ved superledende materialer, der forekommer i disse udenjordiske [mindre] planeter.

"Min del af projektet var at bestemme, hvilken af ​​de titusindvis af meteoritter i mange klasser, der var en god kandidat og at diskutere relevansen for planetariske processer; en fra jern-nikkelkernen på en planet, den anden fra den mere overflade, der er blevet kraftigt bombarderet og var blandt de første meteoritter, hvor diamanter blev observeret, sagde Thiemens.

Ifølge den kosmologiske kemiker, som har en meteorit opkaldt efter sig - Asteroide 7004Markthiemens - Mundrabilla er en jernsulfidrig meteorit fra en klasse dannet efter at have smeltet i asteroide kerner og afkølet meget langsomt. GRA 95205, på den anden side, er en ureilit-meteorit - et sjældent stenagtigt stykke med unik mineralsminke - der undergik kraftige stød under sin dannelse.

Ifølge Schuller, superledning i naturlige prøver er ekstremt usædvanligt.

"Naturligt indsamlede materialer er ikke faserene materialer. Selv det enkleste superledende mineral, at føre, findes kun sjældent i sin oprindelige form, " forklarede Schuller.

Forskerne var enige om, at de kun kendte til én tidligere rapport om naturlig superledning, i mineralet covellit; imidlertid, fordi de superledende faser, de rapporterer i PNAS-artiklen, eksisterer i to sådanne forskellige meteoritter, det findes sandsynligvis i andre meteoritter.