Los científicos del Laboratorio de Física del Plasma de la Universidad de Princeton y del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han descubierto que el plasma magnetizado tiene diez fases únicas. Según los investigadores, las transiciones entre ellos podrían ayudar al desarrollo de la energía de fusión y podrían conducir a avances, como la recolección de este tipo de energía, la misma energía que alimenta el sol y otras estrellas.
La investigación ha encontrado que los límites espaciales, o transiciones, entre diferentes fases del plasma promueven excitaciones de ondas localizadas. «Estos hallazgos podrían conducir a posibles aplicaciones de estas excitaciones exóticas en el espacio y en plasmas de laboratorio», escribió Yichen Fu, estudiante graduado de Princeton y autor principal del artículo. Comunicación de la naturaleza. “El siguiente paso es explorar qué pueden hacer estas excitaciones y cómo se pueden utilizar”, dijo el investigador.
Hong Qin, a la izquierda, y su alumno Yichen Fu: los científicos que descubrieron las diez fases del plasma
Aplicaciones de las diez fases del plasma
Entre las posibles aplicaciones se encuentra el uso de excitaciones para crear corriente en plasmas de fusión magnética o para facilitar la rotación del plasma en experimentos de fusión. Pero el físico Hong Qin, coautor y asesor de estudio del artículo, explicó en un comunicado de prensa que el artículo no contempla ninguna aplicación práctica: «El artículo es una teoría básica y la tecnología seguirá. Comprensión teórica», dijo.
El descubrimiento de las diez fases del plasma marca un desarrollo primario en la física del plasma, según Qin, quien dijo que el primer paso y el más importante en cualquier esfuerzo científico es clasificar los objetos en estudio. «Cualquier nuevo sistema de clasificación conducirá a una mejora en nuestra comprensión teórica y los avances tecnológicos posteriores», dijo el científico.
Avances científicos en energía de fusión
En el comunicado, Qin cita el descubrimiento de los principales tipos de diabetes como ejemplo del papel de la clasificación en el avance científico: «En el desarrollo de tratamientos para la diabetes, los científicos han descubierto que hay tres tipos principales», dijo. . “Ahora los médicos pueden tratar eficazmente a los pacientes diabéticos”, ilustró. Asimismo, el artículo escrito por su equipo debe preceder a una serie de avances científicos en la recolección de energía de fusión.
Los científicos de todo el mundo están buscando una forma de generar energía de fusión aquí en la Tierra, combinando elementos ligeros en forma de plasma para liberar grandes cantidades de energía. El plasma es el cuarto estado de la materia, caliente y cargado, formado por electrones libres y núcleos atómicos que constituyen el 99% del universo visible. Su fuerza puede ser una fuente de energía limpia y segura para el futuro.
Las fases del plasma descubiertas por el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton se denominan técnicamente «fases topológicas», lo que indica las formas de onda que soporta el plasma. La propiedad única de la materia se descubrió por primera vez en la disciplina de la física de la materia condensada en la década de 1970, un descubrimiento por el que el físico Duncan Haldane, también de la Universidad de Princeton, recibió el Premio Nobel de 2016 por su trabajo pionero.
Las ondas de plasma localizadas, producidas por transiciones de fase, son robustas e intrínsecas porque están «protegidas topológicamente», dijo Qin. “El descubrimiento de que esta excitación protegida topológicamente existe en plasmas magnetizados es un gran paso adelante que se puede aprovechar para aplicaciones prácticas”, dijo.
Para el primer autor del artículo, Fu, “El avance más importante del trabajo es observar el plasma según sus propiedades topológicas e identificar sus fases topológicas. A partir de estas fases, hemos identificado la condición necesaria y suficiente para las excitaciones de estas ondas localizadas. Estos avances se pueden aplicar para facilitar la investigación de la energía de fusión, tenemos que averiguarlo «.
Artículo Comunicación de la naturaleza: doi.org/10.1038/s41467-021-24189-3