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Los investigadores convierten el metal líquido en plasma por primera vez

Los investigadores convierten el metal líquido en plasma por primera vez

Los investigadores han convertido el metal líquido en plasma, abriendo un nuevo enfoque para lograr la fusión nuclear.

¿Qué es un plasma?

Todo el mundo está familiarizado con las fases comunes de la materia que conocemos desde la escuela primaria: sólidos, líquidos y gases. Hay otros estados de la materia, y el estado más común de la materia observable del Universo es el plasma.

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El plasma es una masa de electrones e iones en movimiento libre (átomos cargados positivamente a los que les faltan electrones) que conduce fácilmente la electricidad. Aunque no se suele encontrar de forma natural en la Tierra, podemos generar plasmas artificiales. La forma más común de hacer esto es calentar un gas a miles de grados Fahrenheit, lo que despoja a los átomos de sus electrones.

Así es como funcionan las luces de neón; una corriente eléctrica fluye y excita el gas de neón normalmente inerte dentro de un tubo, que luego emite fotones cuando sus electrones se desprenden.

Plasma de deuterio

Sin embargo, calentar un gas no es la única forma de crear un plasma. Los investigadores del Laboratorio de Energética Láser (LLE) de la Universidad de Rochester pudieron crear un plasma denso de deuterio creando un deuterio líquido de alta densidad bajando primero su temperatura a 21 grados Kelvin (-422 grados Fahrenheit) y luego aumentando rápidamente la temperatura del deuterio líquido a casi 180.000 grados Fahrenheit.

Lo lograron utilizando láseres OMEGA de LLE para iniciar una fuerte onda de choque a través del líquido de deuterio superenfriado que comprimía el líquido a hasta 5 millones de atmósferas de presión.

En su estado líquido inicial, el deuterio exhibe las propiedades clásicas de un líquido, pero a densidades más altas, los electrones y protones del deuterio deben adquirir ciertas propiedades descritas solo en la mecánica cuántica, en lugar de en la física clásica. La excepción a esto, sin embargo, es en el caso de un plasma.

Los investigadores pudieron monitorear la transición luego de un líquido superdenso a un plasma cuando la muestra comenzó completamente transparente pero se transformó en una sustancia altamente reflectante que adquirió una apariencia metálica tradicional.

"Al monitorear la reflectancia de la muestra en función de su temperatura, pudimos observar las condiciones precisas en las que este simple metal líquido brillante se transformó en un plasma denso", dijo Mohamed Zaghoo, investigador asociado de LLE.

Potencial de fusión

La naturaleza fundamental de estos materiales es importante porque esta nueva información puede brindar a los investigadores el desarrollo de modelos sobre cómo los materiales conducen la electricidad, así como una mejor comprensión de cómo opera la materia en los entornos extremos del Universo, lo que podría abrir la puerta para comprender cómo lograr La fuente de energía más común del universo: la fusión nuclear.

"Este trabajo no es solo una curiosidad de laboratorio. Los plasmas comprenden los vastos interiores de los cuerpos astrofísicos como las enanas marrones y también representan los estados de la materia necesarios para lograr la fusión termonuclear. Estos modelos son esenciales en nuestra comprensión de cómo diseñar mejor los experimentos para lograr la fusión. ", Dijo Zaghoo.

La investigación fue publicada en Cartas de revisión de física el mes pasado.


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