O nouă teorie despre modul în care funcționează plasma ar putea apropia oamenii de știință de obiectivul energiei de fuziune fără emisii

O nouă teorie despre modul în care funcționează plasma ar putea apropia oamenii de știință de obiectivul energiei de fuziune fără emisii. Plasma este a patra stare a materiei, constând din atomi care au fost rupți, astfel încât ceea ce rămâne este un nor de ioni și electroni liberi, toți încărcați electric. Densitatea și căldura extremă necesare pentru a crea plasme se găsesc atât în ​​spațiu, de exemplu în stele și planete gigantice, cât și în laboratoarele de pe Pământ. Unul dintre motivele pentru care oamenii de știință creează plasme este acela de a alimenta reacțiile de fuziune, care sunt o sursă potențial imensă de energie fără carbon. Cu toate acestea, reacțiile de fuziune sunt dificil de controlat, ceea ce înseamnă că se creează și susține mai multă energie decât se produce. Acum, o echipă de fizicieni de la Imperial College din Londra a descoperit o nouă modalitate de plasmă de a face schimb de energie între ioni și electroni în primele etape ale încălzirii.

Mecanismul, publicat în Physical Review Letters, ar putea ajuta la îmbunătățirea controlului reacțiilor de fuziune. Co-autorul dr. Stuart Mangles, de la Departamentul de Fizică de la Imperial, a declarat: „Producerea energiei din fuziune ar avea un efect atât de profund asupra omenirii, încât este important orice putem face pentru a ne înțelege chiar și o mică parte a procesului. Noul nostru model arată că, atunci când încărcătura unui ion dintr-o plasmă fluctuează, aceasta poate conduce energia de la electroni la ioni sau invers și ar putea ajuta la explicarea modului în care plasmele se încălzesc în primele etape ale experimentelor de fuziune. ” În timpul reacțiilor de fuziune conduse de lasere, plasma trece printr-o fază numită „materie densă caldă”, în care este foarte densă, dar încă nu foarte fierbinte (în termeni relativi – este încă în jur de 10.000 ° C). Această fază, deoarece se încălzește, este puțin înțeleasă.

Întrebarea principală se referă la modul în care se schimbă energia între ioni și electroni. Energia furnizată plasmei nu este împărțită în mod egal între cele două, dar ambele trebuie să atingă aceeași temperatură pentru a se încălzi eficient. Prin urmare, trebuie să facă schimb de energie, dar încercările anterioare de a explica cum se întâmplă acest lucru s-au bazat pe mecanisme care ar fi prea lente pentru a explica încălzirea observată. Echipa Imperial a sugerat un model alternativ de schimb de energie care funcționează mult mai repede. Într-o plasmă, deoarece ionii sunt particule încărcate, sunt respinși unul de celălalt. Cu toate acestea, atunci când un electron și ion se ciocnesc, ei pot re-forma pe scurt un atom care nu are sarcină, permițând oricăror ioni din apropiere să se apropie de atom. Apoi, când o altă coliziune rupe atomul neutru, recreerea unui ion încărcat îi împinge din nou pe ceilalți ioni, oferindu-le energie. În acest fel, energia poate fi transferată de la electroni la ioni, iar procesul poate funcționa și invers, transferând energia de la ioni la electroni. Sursa: imperial.ac.uk