Nuove conoscenze sulle oscillazioni del plasma aprono la strada a acceleratori di particelle migliorati e commerciali energia di fusione.
Un’immagine della NASA del plasma che esplode dal sole. Il plasma – una zuppa calda di atomi con elettroni e ioni in libero movimento – è la forma di materia più abbondante nell’universo, che si trova in tutto il nostro sistema solare, nel sole e in altri corpi planetari. Credito immagine: NASA
Molte persone sanno che solidi, liquidi e gas sono i tre stati principali della materia, ma esiste anche un quarto stato della materia. Il plasma, ovvero il gas ionizzato, è la forma di materia più abbondante e osservabile nel nostro universo, che si trova nel Sole e in altri corpi celesti.
Creare la miscela calda di elettroni e ioni che si muovono liberamente che compongono un plasma spesso richiede pressioni o temperature estreme. In queste condizioni estreme, i ricercatori continuano a scoprire i modi inaspettati in cui il plasma può muoversi ed evolversi. Comprendendo meglio il movimento del plasma, gli scienziati ottengono preziose informazioni sulla fisica solare, sull’astrofisica e sulla fusione.
In un carta pubblicato in Lettere di revisione fisicaricercatori dell’ Università di Rochester e colleghi dell’Università della California, a San Diego, hanno scoperto una nuova classe di oscillazioni del plasma: il movimento ondulatorio avanti e indietro di elettroni e ioni. I risultati hanno implicazioni per migliorare le prestazioni degli acceleratori di particelle in miniatura e dei reattori utilizzati per creare energia di fusione.
“Questa nuova classe di oscillazioni del plasma può presentare caratteristiche straordinarie che aprono la porta a progressi innovativi nell’accelerazione e nella fusione delle particelle”, afferma Giovanni Palastrouno scienziato senior presso il Laboratorio di Energetica Laserun professore assistente presso la Dipartimento di Ingegneria Meccanicae professore associato presso la Istituto di Ottica.
Le onde del plasma hanno una mente propria
Una delle proprietà che caratterizza un plasma è la sua capacità di supportare il movimento collettivo, in cui elettroni e ioni oscillano – o ondeggiano – all’unisono. Queste oscillazioni sono come una danza ritmica. Proprio come i ballerini rispondono ai movimenti degli altri, le particelle cariche in un plasma interagiscono e oscillano insieme, creando un movimento coordinato.
Le proprietà di queste oscillazioni sono state tradizionalmente collegate alle proprietà – come la temperatura, la densità o la velocità – del plasma nel suo complesso. Tuttavia, Palastro e i suoi colleghi hanno determinato un quadro teorico per le oscillazioni del plasma in cui le proprietà delle oscillazioni sono completamente indipendenti dal plasma in cui esistono.
“Immaginiamo una rapida pizzicata di una corda di chitarra in cui l’impulso si propaga lungo la corda a una velocità determinata dalla tensione e dal diametro della corda”, dice Palastro. “Abbiamo trovato un modo per ‘strappare’ un plasma, in modo che le onde si muovano indipendentemente dalla tensione e dal diametro analoghi.”
Nel loro quadro teorico, l’ampiezza delle oscillazioni potrebbe essere fatta viaggiare più velocemente della velocità della luce nel vuoto o fermarsi completamente, mentre il plasma stesso viaggia in una direzione completamente diversa.
La ricerca ha una varietà di applicazioni promettenti, in particolare nel contribuire a ottenere energia da fusione commerciale a combustione pulita.
Coautore Alessio Arefievprofessore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso l’Università della California, a San Diego, afferma: “Questo nuovo tipo di oscillazione potrebbe avere implicazioni per i reattori a fusione, dove mitigare le oscillazioni del plasma può facilitare il confinamento necessario per la generazione di energia ad alta efficienza”.
Fonte: Università di Rochester
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
