Capturando el plasma más frío del mundo en una botella magnética

El plasma es uno de los cuatro estados fundamentales de la materia, pero, a diferencia de los demás, no forma parte de nuestra vida diaria, ya que suele encontrarse en lugares muy calientes, como el sol o los rayos. Hay muchas preguntas que deben responderse al respecto, lo que puede aumentar nuestra comprensión de la energía limpia, el clima espacial y la astrofísica, y los físicos de la Universidad de Rice han hecho un descubrimiento que podría hacer eso.

Los físicos han encontrado una manera de capturar el plasma más frío del mundo en una botella magnética, según un comunicado de prensa compartido por la universidad.

El estudio, publicado en Cartas de revisión física, detalla cómo los investigadores pudieron producir un plasma de aproximadamente -272 grados Celsius (1 grado por encima del cero absoluto) utilizando estroncio enfriado por láser. Esto les permitió sostener el plasma brevemente con las fuerzas de los imanes circundantes, lo que marcó la primera vez que un plasma ultrafrío se confinó magnéticamente y hizo que el estudio de plasmas en diferentes configuraciones fuera una posibilidad viable.

Capturando el plasma más frío del mundo

Los investigadores utilizaron una configuración magnética cuadrupolo que supuestamente se asemeja a los diseños que fueron desarrollados por los investigadores de energía de fusión en la década de 1960. Esto fue extremadamente desafiante debido a dos problemas: según los investigadores, el plasma para la fusión debe ser de aproximadamente 2.7e + 8 ° F (150 millones de grados Celsius), y contenerlo magnéticamente puede ser un poco difícil, ya que los campos magnéticos cambian drásticamente en todo el plasma.

«Uno de los principales problemas es mantener el campo magnético lo suficientemente estable como para contener la reacción». dijo el coautor del estudio Stephen Bradshaw, un astrofísico de Rice que se especializa en los fenómenos del plasma en el sol. «Tan pronto como hay un pequeño tipo de perturbación en el campo magnético, crece y ‘pfft’, la reacción nuclear se arruina. Para que funcione bien, tienes que mantener las cosas realmente estables. Y, de nuevo, mirar las cosas en un plasma realmente bueno y puro, la tecnología de laboratorio podría ayudarnos a comprender mejor cómo interactúan las partículas con el campo «.

Así como plasma caliente, el plasma enfriado por láser de los investigadores es una sopa de electrones e iconos, pero es sensible a fuerzas magnéticas relativamente débiles. Cuando el equipo aplicó estas fuerzas con un campo magnético no uniforme, muy parecido a crear una trampa, el plasma se expandió rápidamente después de ser creado en el centro del campo y se ralentizó después de moverse a la otra región más fuerte.

Aunque los investigadores no pudieron observar la fuga de plasma del confinamiento magnético, pudieron contenerla durante al menos medio milisegundo, lo que no sería posible si no fuera por esta técnica.

«Esto proporciona un entorno de prueba limpio y controlable para estudiar plasmas neutros en ubicaciones mucho más complejas, como la atmósfera del sol o las estrellas enanas blancas», dijo Rice Dean, de Ciencias Naturales, Tom Killian, quien es el autor correspondiente del estudio. «Es muy útil tener el plasma tan frío y estos sistemas de laboratorio muy limpios. Comenzar con un sistema simple, pequeño, bien controlado y bien entendido te permite eliminar parte del desorden y realmente aislar el fenómeno que quieres ver. . «

LA los investigadores afirman que el siguiente paso es combinar campos magnéticos con láseres para crear trampas magnéticas aún mejores, allanando el camino para muchos descubrimientos.