O desafio da energia de fusão é frequentemente equiparado a capturar - e manter - um raio em uma garrafa. A analogia é adequada. O relâmpago e um plasma de energia de fusão têm muito em comum. As semelhanças incluem temperaturas muito altas, cargas elétricas massivas, e dinâmica de fluidos extremamente complexa. Pesquisadores do DIII-D National Fusion Facility encontraram outra característica compartilhada entre os dois tipos de plasmas:uma estranha onda eletromagnética conhecida como assobiador. Se suas teorias estiverem corretas, a descoberta do whistler pode ajudar a entender melhor os elétrons em fuga nos tokamaks. Pode até ajudar a controlar essas partículas destrutivas.

Os elétrons em fuga são uma preocupação significativa para os futuros grandes dispositivos tokamak, como o ITER. Esses elétrons devem ser mitigados devido ao seu potencial de causar danos significativos às paredes dos tokamaks que confinam o plasma. Pesquisadores do DIII-D e outras instalações de fusão estão explorando abordagens para controlar fugitivos. Embora ainda haja muito trabalho a ser feito, a equipe acredita que existe uma maneira de injetar assobiadores em um plasma para controlar elétrons em fuga. Os assobiadores iriam sangrar a energia das partículas, tornando-os menos propensos a fugir.

Por mais de um século, ondas eletromagnéticas misteriosas que ocorrem naturalmente na ionosfera da Terra - geralmente causadas por relâmpagos - foram detectadas em linhas telefônicas, antenas, e satélites. Eles foram chamados de assobiadores por causa de suas frequências variáveis ​​no tempo características, que são inconfundíveis quando os sinais são convertidos em som.

Teóricos previram por anos que assobiadores poderiam existir em um tokamak, mas os experimentalistas nunca foram capazes de observar diretamente as ondas. Recentemente, Contudo, uma equipe do DIII-D gerou plasmas extremamente difusos com baixo campo magnético que produziam o assobio característico das oscilações eletromagnéticas. Isso é, pesquisadores do DIII-D foram capazes de medir a presença de ondas de assobio em um tokamak pela primeira vez. Os pesquisadores acreditam que os assobiadores são movidos por elétrons descontrolados.

Elétrons fugitivos se desenvolvem devido a uma característica incomum dos plasmas - um arrasto colisional que diminui com o aumento da velocidade. Isso permite que elétrons energéticos que estão na presença de um campo elétrico em um tokamak acelerem livremente para altas energias. Elétrons fugitivos em reatores de fusão só atingem uma velocidade terminal à medida que se aproximam da velocidade da luz, pela teoria da relatividade de Einstein. Esses elétrons são chamados de elétrons em fuga.

Para ilustrar a estranheza dessa característica, se os paraquedistas experimentassem o mesmo fenômeno, pular de um avião sempre seria fatal, uma vez que o pára-quedista depende do aumento do arrasto com o aumento da velocidade para fornecer uma velocidade terminal.

Se grandes fluxos de fugas escapassem do plasma em um reator de fusão, eles podem causar danos às paredes do material circundante. Os assobiadores podem desempenhar um papel na regulação da geração e evolução de elétrons descontrolados. Os experimentos DIII-D mostram que as ondas de assobio impulsionadas por elétrons em fuga modificam os fugitivos de modo a redirecionar parte de sua energia.

Uma ideia semelhante está sendo explorada em estudos ionosféricos de ondas de assobio. Componentes de elétrons energéticos direcionados também estão presentes na ionosfera e podem danificar satélites. Prevê-se que as ondas de Whistler mitiguem esses efeitos de maneira semelhante à que está sendo explorada nos tokamaks. Os assobiadores também desempenham um papel importante no clima espacial e na regulação dos cinturões de Van Allen da Terra. Os experimentos DIII-D fornecem a primeira evidência direta de que tais ondas existem em um tokamak e abrem um novo e excitante campo de exploração que pode ter importância crítica para o ITER e outros grandes tokamaks.