Pesquisadores transformaram o metal líquido em plasma, abrindo uma nova abordagem para alcançar a fusão nuclear.

O que é um plasma?

Todos estão familiarizados com as fases comuns da matéria que conhecemos desde o ensino fundamental: sólidos, líquidos e gases. Existem outros estados da matéria, e o estado mais comum da matéria observável do Universo é o plasma.

O plasma é uma massa de elétrons e íons que se movem livremente – átomos carregados positivamente que estão faltando seus elétrons – que facilmente conduz eletricidade. Embora normalmente não seja encontrado naturalmente na Terra, podemos gerar plasmas artificiais. A maneira mais comum de fazer isso é aquecer um gás a milhares de graus celsius, que retira os átomos de seus elétrons.

É assim que as luzes de néon funcionam; uma corrente elétrica flui e excita o gás de neon normalmente inerte dentro de um tubo, que então emite fótons quando seus elétrons se desprendem.

Plasma Deutério 

Aquecer um gás não é a única maneira de criar um plasma. Os pesquisadores do Laboratório de Laser Energético da Universidade de Rochester (LLE) foram capazes de criar um plasma denso de deutério criando um deutério líquido de alta densidade primeiro baixando sua temperatura para -250 graus celsius e então aumentando rapidamente a temperatura do deutério líquido para quase 10 mil graus celsius.

Eles conseguiram isso usando os lasers OMEGA da LLE para iniciar uma forte onda de choque através do líquido de deutério super-resfriado que comprimia o líquido para até 5 milhões de atmosfera de pressão.

Em seu estado líquido inicial, o deutério exibe propriedades clássicas de um líquido, mas em densidades mais altas, os elétrons e prótons do deutério precisam assumir certas propriedades descritas apenas na mecânica quântica, e não na física clássica. A exceção a isso, no entanto, é no caso de um plasma.

Os pesquisadores puderam monitorar a transição de um líquido superdenso para um plasma, pois a amostra começou completamente transparente, mas se transformou em uma substância altamente reflexiva que assumiu uma aparência metálica tradicional.

“Ao monitorar a refletância da amostra em função de sua temperatura, pudemos observar as condições precisas em que esse metal líquido simples e brilhante transformou-se em um plasma denso”, disse Mohamed Zaghoo, pesquisador associado da LLE.

Potencial para Fusão

A natureza fundamental desses materiais é importante porque essas novas informações podem fornecer aos pesquisadores modelos de como os materiais conduzem a eletricidade, além de entender melhor como a matéria nos ambientes extremos do Universo opera, o que poderia abrir a porta para entender como alcançar fonte de energia mais comum do universo: fusão nuclear.

“Este trabalho não é apenas uma curiosidade de laboratório. Plasmas compreendem os vastos interiores de corpos astrofísicos como anãs marrons e também representam os estados de matéria necessários para alcançar a fusão termonuclear. Esses modelos são essenciais em nossa compreensão de como melhor projetar experimentos para alcançar fusão”, Disse Zaghoo.

A pesquisa foi publicada em Physics Review.

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