Se resquebraja un modelo de 46 años de antigüedad de la física del plasma y cobra fuerza otro más antiguo

Los primeros estudios en condiciones controladas sobre materia extremadamente caliente y densa han destronado a un modelo propuesto hace 46 años que era el usado hasta ahora para explicar cómo los iones influyen unos sobre otros en su comportamiento en un plasma denso.

Las nuevas mediciones contradicen el modelo más aceptado, que los científicos han usado durante medio siglo para describir las condiciones existentes en los plasmas.

El equipo internacional de Orlando Ciricosta y Justin Wark, ambos de la Universidad de Oxford en el Reino Unido, ha abordado, en su estudio más reciente, la cuestión de cómo los átomos en un plasma denso y caliente son afectados por su entorno.

A veces se dice que el plasma es el cuarto estado de la materia, tras el sólido, el líquido y el gaseoso, y en este caso el plasma estaría cientos de veces más caliente que la superficie del Sol.

Los investigadores han logrado averiguar la cantidad de energía necesaria para que los electrones abandonen los átomos con una fuerte carga eléctrica en un plasma denso. Esto era algo que nadie había podido comprobar adecuadamente.

Gracias a un sofisticado proyector de haces láser de rayos X, el LCLS, instalado en el Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC en Menlo Park, California, se lograron hacer las observaciones cuyo análisis aporta ahora nuevos y esclarecedores datos sobre los tipos de plasmas que los científicos necesitan crear para ensayar algunos conceptos de diseño de reactores de fusión nuclear, el proceso que da energía a las estrellas, en el cual los núcleos de átomos sometidos a una fuerte presión se acaban fusionando y en el proceso liberan grandes cantidades de energía.

Se han hecho estudios sobre plasmas ultracalientes. (Foto: Sam Vinko, University of Oxford)

Incluso las simulaciones por ordenador muy sofisticadas usadas para simular plasmas densos suelen emplear el modelo de 1966 para simular los efectos del entorno del plasma. El trabajo de Ciricosta y sus colegas mediante el LCLS ha mostrado ahora que ese modelo ampliamente usado no concuerda con los datos. En cambio, los datos encajan mucho mejor con un modelo anterior, de 1963.

Se espera que este hallazgo tenga amplias repercusiones en la comunidad de los físicos que estudian los plasmas. Los resultados del nuevo estudio serán de utilidad para una amplia gama de campos, que van desde la investigación destinada al uso de la fusión nuclear como fuente de energía, hasta entender mejor el funcionamiento interno de las estrellas.

El modelo de 1963 puede ser aplicado con facilidad para mejorar simulaciones usadas en varios campos de la ciencia. Sin embargo, la física exacta subyacente en el nuevo enfoque respaldado por el viejo modelo está aún lejos de ser conocida en profundidad, y se necesitará investigar más.

Fuente: Noticias de la Ciencia y la Tecnología