A fusão nuclear é um processo amplamente estudado através do qual núcleos atômicos de baixo número atômico se fundem para formar um núcleo mais pesado, liberando uma grande quantidade de energia. As reações de fusão nuclear podem ser produzidas usando um método conhecido como fusão por confinamento inercial, que envolve o uso de lasers poderosos para implodir uma cápsula de combustível e produzir plasma.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), da Universidade de Delaware, da Universidade de Rochester, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, do Imperial College London e da Universidade de Roma La Sapienza mostraram recentemente o que acontece com essa implosão quando se aplica um forte campo magnético a a cápsula de combustível usada para a fusão de confinamento inercial. Seu artigo, publicado em Physical Review Letters , demonstra que campos magnéticos fortes aplanam a forma de implosões de fusão inercial.

“Na fusão de confinamento inercial, uma cápsula esférica de tamanho milimétrico é implodida usando lasers de alta potência para fusão nuclear”, disse Arijit Bose, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, ao Phys.org. “Aplicar um campo magnético às implosões pode prender as partículas de plasma carregadas ao campo B e melhorar suas chances de fusão. as linhas de campo aplicadas, isso pode introduzir diferenças entre as duas direções que afetam a forma de implosão."

Ao longo da última década, vários físicos investigaram os possíveis efeitos das implosões de fusão magnetizantes. A maioria de seus estudos, no entanto, foi de natureza numérica e não testou hipóteses em um ambiente experimental.

Bose e seus colegas decidiram então realizar uma série de testes para determinar empiricamente o que acontece com a forma das implosões de fusão inercial sob uma forte magnetização. Seus experimentos foram projetados especificamente para explorar as propriedades de plasmas fortemente magnetizados, produzindo condições únicas de plasma. Nessas condições, os íons e os elétrons do plasma são magnetizados.

"Vale a pena notar que a magnetização de íons de plasma é muito difícil de alcançar e não foi estudada em lasers de alta potência", explicou Bose. "Para realizar nossos testes, usamos um campo magnético extremamente alto de 50T, muito maior do que os usados ​​em experimentos anteriores, e usamos choques para conduzir os experimentos de implosão nas instalações de laser da OMEGA. Descobrimos, pela primeira vez, que esse campo achatou a forma da implosão, de modo que se tornou mais achatada."

Os pesquisadores realizaram seus experimentos nas instalações de laser da OMEGA, localizadas no Laboratório de Energia do Laser em Rochester, Nova York. Especificamente, eles aplicaram campos B altos (ou seja, com forças 1000 vezes maiores do que as dos ímãs de barra típicos) a uma cápsula esférica de tamanho milimétrico, que foi aquecida a mais de 100 milhões de K usando um choque acionado por laser.

"O aquecimento por choque e o campo B aplicado produziram condições únicas de plasma com elétrons e íons fortemente magnetizados que foram importantes para os experimentos", disse Bose. "Através de simulações, determinamos que essa forma oblata é causada pela supressão do fluxo de calor (perpendicular à direção do campo magnético) no plasma fortemente magnetizado."

O trabalho recente dessa equipe de pesquisadores fornece novas informações valiosas sobre implosões de fusão inercial e os efeitos que os campos magnéticos podem ter sobre elas. No futuro, o método descrito por eles poderia ser usado por outras equipes para produzir elétrons e íons fortemente magnetizados em ambientes experimentais, usando lasers de alta potência.

"Mais notavelmente, fomos os primeiros a observar que o campo magnético aplicado achatava a forma de implosão", acrescentou Bose. "Em nossos próximos estudos, planejamos usar a 'receita' descrita em nosso artigo para realizar mais experimentos destinados a produzir elétrons e íons fortemente magnetizados para investigar o efeito da magnetização nas propriedades de transporte". + Explorar mais

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