Os cientistas descobriram uma nova maneira de classificar plasmas magnetizados que poderia levar a avanços na coleta na Terra da energia de fusão que alimenta o sol e as estrelas. A descoberta de teóricos do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) descobriu que um plasma magnetizado tem 10 fases únicas e as transições entre elas podem ter implicações ricas para o desenvolvimento prático.

Os limites espaciais, ou transições, entre as diferentes fases oferecerá suporte a excitações de ondas localizadas, os pesquisadores descobriram. "Essas descobertas podem levar a possíveis aplicações dessas excitações exóticas em plasmas espaciais e de laboratório, "disse Yichen Fu, um estudante de graduação no PPPL e autor principal de um artigo em Nature Communications que descreve a pesquisa. "O próximo passo é explorar o que essas excitações podem fazer e como podem ser utilizadas."

Possíveis aplicações

As possíveis aplicações incluem o uso de excitações para criar corrente em plasmas de fusão magnética ou facilitar a rotação de plasma em experimentos de fusão. Contudo, "Nosso artigo não considera nenhuma aplicação prática, "disse o físico Hong Qin, co-autor do artigo e conselheiro de Fu. “O papel é a teoria básica e a tecnologia seguirá o entendimento teórico”.

Na verdade, "a descoberta das 10 fases no plasma marca um desenvolvimento primário na física do plasma, "Qin disse." O primeiro e mais importante passo em qualquer empreendimento científico é classificar os objetos sob investigação. Qualquer novo esquema de classificação levará a uma melhoria em nossa compreensão teórica e avanços subsequentes na tecnologia, " ele disse.

Qin cita a descoberta dos principais tipos de diabetes como um exemplo do papel que a classificação desempenha no progresso científico. “Ao desenvolver tratamentos para diabetes, os cientistas descobriram que havia três tipos principais, ", disse ele." Agora os médicos podem tratar eficazmente os pacientes diabéticos. "

Fusão, que cientistas de todo o mundo procuram produzir na Terra, combina elementos leves na forma de plasma - o quente, estado carregado de matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos que constituem 99% do universo visível - para liberar grandes quantidades de energia. Essa energia pode servir como uma fonte segura e limpa de energia para a geração de eletricidade.

As fases de plasma que o PPPL descobriu são tecnicamente conhecidas como "fases topológicas, "indicando as formas das ondas suportadas pelo plasma. Esta propriedade única da matéria foi descoberta pela primeira vez na disciplina de física da matéria condensada durante os anos 1970 - uma descoberta pela qual o físico Duncan Haldane, da Universidade de Princeton, compartilhou o Prêmio Nobel de 2016 por seu trabalho pioneiro.

Robusto e intrínseco

As ondas de plasma localizadas produzidas por transições de fase são robustas e intrínsecas porque são "protegidas topologicamente, "Qin disse." A descoberta de que esta excitação protegida topologicamente existe em plasmas magnetizados é um grande passo à frente que pode ser explorado para aplicações práticas, " ele disse.

Para o primeiro autor Fu, “O progresso mais importante no trabalho é observar o plasma com base em suas propriedades topológicas e identificar suas fases topológicas. Com base nessas fases, identificamos a condição necessária e suficiente para as excitações dessas ondas localizadas. De como esse progresso pode ser aplicado para facilitar a pesquisa de energia de fusão, temos que descobrir. "