Uma nova maneira de classificar o plasma magnetizado levou à descoberta de 10 fases topológicas do plasma até então desconhecidas.
Aprender mais sobre essas fases, e especificamente as transições entre elas, poderia ajudar os físicos do plasma a perseguir a baleia branca da energia – fusão do plasma. Isso ocorre porque as transições entre eles suportam modos de borda, ou ondas na interseção das superfícies de plasma.
Essas excitações exóticas podem ampliar os usos práticos potenciais do plasma magnetizado.
“Essas descobertas podem levar a possíveis aplicações dessas excitações exóticas em plasmas espaciais e de laboratório”, disse o físico Yichen Fu, do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL).
“O próximo passo é explorar o que essas excitações podem fazer e como podem ser utilizadas.”
Pesquisas recentes começaram a considerar o plasma topologicamente, ou seja, estudar as formas das ondas em seu interior.
No entanto, as fases topológicas no plasma magnetizado frio e as transições entre elas não foram exaustivamente exploradas. Isso é importante porque pode nos ajudar a entender como o plasma interage consigo mesmo.
Fu e seu colega, o físico Hong Qin do PPPL, procuraram descrever matematicamente as fases topológicas de um plasma frio em um campo magnético uniforme. Eles encontraram 10 novas fases diferentes, separadas por modos de borda – a fronteira entre duas regiões topologicamente diferentes dentro do plasma. Estudos numéricos verificaram as descobertas do par.
“A descoberta das 10 fases no plasma marca um desenvolvimento primário na física do plasma”, disse Qin.
“O primeiro e mais importante passo em qualquer empreendimento científico é classificar os objetos sob investigação. Qualquer novo esquema de classificação levará a melhorias em nosso entendimento teórico e subseqüentes avanços na tecnologia.”
Quais podem ser esses avanços não é especulado no artigo, mas existem algumas possibilidades interessantes. O plasma é freqüentemente chamado de quarto estado da matéria, um gás no qual os elétrons foram retirados dos átomos, formando um material ionizado.
É abundante no espaço – na verdade, é o estado da matéria encontrado nas estrelas, que é a chave para uma tecnologia potencial de plasma.
No fundo de seus núcleos de plasma, as estrelas fundem núcleos para formar elementos mais pesados, um processo que gera grandes quantidades de energia. Os cientistas têm trabalhado para a fusão do plasma aqui na Terra como uma forma de produção de energia que será limpa e praticamente ilimitada.
Como você pode imaginar, isso é extremamente difícil. Precisamos ser capazes de manter um plasma estável em temperaturas mais altas do que o Sol por tempo suficiente para gerar e extrair energia. Existem muitos obstáculos e, portanto, estamos muito longe desse objetivo – mas entender melhor o plasma só pode nos aproximar.
Esta pesquisa representa um passo nessa direção.
“O progresso mais importante no trabalho é observar o plasma com base em suas propriedades topológicas e identificar suas fases topológicas”, disse Fu.
“Com base nessas fases, identificamos as condições necessárias e suficientes para as excitações dessas ondas localizadas. Quanto a como esse progresso pode ser aplicado para facilitar a pesquisa de energia de fusão, temos que descobrir.”
Publicado em 17/07/2021 15h54
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