Quando eletroímãs em forma de anel são configurados em arranjos lineares, eles podem produzir campos magnéticos semelhantes a um tubo com um cone em cada extremidade - uma estrutura que repele partículas carregadas que entram em um cone de volta ao longo de seu caminho de abordagem. Referidos como 'espelhos magnéticos', esses dispositivos são conhecidos por serem uma maneira relativamente fácil de confinar o plasma desde a década de 1950, mas também provaram ser inerentemente vazantes. Em um estudo publicado em EPJ D , físicos liderados por Wen-Shan Duan na Northwest Normal University, e Lei Yang na Academia Chinesa de Ciências, ambos em Lanzhou, China, mostram que esses vazamentos de plasma podem ser minimizados se condições específicas forem atendidas. Usando simulações de computador, os físicos analisaram as propriedades dinâmicas de um feixe de plasma de prótons de alta energia dentro de um espelho magnético e ajustaram as configurações de simulação para maximizar seu confinamento.

Em primeiro lugar, Duan, Yang e seus colegas variaram a 'proporção do espelho' - definida como o campo magnético mais forte no espelho (na ponta de cada cone), dividido pelo campo mais fraco (na superfície do tubo). Eles descobriram que proporções de espelho mais altas, que pode ser alcançado usando configurações de eletroímã afinadas, correspondia diretamente a tempos de confinamento mais longos e menores taxas de perda. Em segundo lugar, a equipe descobriu que as condições iniciais do feixe de plasma em si tiveram um efeito importante, incluindo sua densidade, temperatura, velocidade, e trajetória. Quando cada uma dessas propriedades foi otimizada, o feixe de alta energia simulado movido em um padrão espiral apertado dentro do espelho, garantindo confinamento máximo.

Os insights coletados pela equipe de Duan e Yang podem resolver um problema de décadas de tempos de confinamento de plasma baixos e altas taxas de perda em espelhos magnéticos. Isso poderia torná-los ideais para novos experimentos intrigantes de física de partículas, incluindo a produção e confinamento de átomos de anti-hidrogênio e plasmas elétron-pósitron, bem como a desaceleração de antiprótons de alta energia.