Cuando miras al cielo nocturno, gran parte de lo que ves es plasma, una amalgama espesa de partículas atómicas ultra-calientes. El estudio del plasma en las estrellas y diversas formas en el espacio exterior requiere un telescopio, pero los científicos pueden recrearlo en el laboratorio para examinarlo más de cerca.

Ahora, un equipo de científicos dirigido por los físicos Lan Gao, del Laboratorio de Física del Plasma Princeton (DOE) del Departamento de Energía de EE. UU. y Edison Liang de la Universidad Rice, han creado por primera vez una forma particular de chorro de plasma coherente y magnetizado que podría profundizar la comprensión del funcionamiento de chorros mucho más grandes que fluyen de estrellas recién nacidas y posiblemente de agujeros negros, objetos estelares tan masivos que atrapan la luz y deforman el espacio y el tiempo.

Liang, coautor del artículo, dijo en un comunicado:

“Ahora estamos creando chorros de plasma estables, supersónicos y fuertemente magnetizados en un laboratorio que podrían permitirnos estudiar los años astrofísicos a años luz”.

Creando chorros de plasma

El equipo creó los reactores utilizando la instalación de láser OMEGA en el Laboratorio de Láser para la Universidad de Rochester. Los investigadores apuntaron 20 de los rayos láser individuales de OMEGA a un área con forma de anillo en un objetivo de plástico. Cada láser creó una pequeña bocanada de plasma; a medida que se expandían las bocanadas, presionaban la región interna del anillo. Esa presión luego exprimió un chorro de plasma que alcanzó más de cuatro milímetros de longitud y creó un campo magnético que tenía una fuerza de más de 100 tesla.

Lan Gao
Lan Gao. Crédito: Elle Starkman

Gao, autor principal del artículo, dijo en un comunicado:

“Este es el primer paso para estudiar los chorros de plasma en un laboratorio. Estoy emocionado porque no solo creamos un chorro. También usamos con éxito diagnósticos avanzados en OMEGA para confirmar la formación del chorro y caracterizar sus propiedades”.

Las herramientas de diagnóstico, desarrolladas con equipos de LLE y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), midieron la densidad, la temperatura, la longitud del chorro, lo bien que se mantuvo unido a medida que crecía a través del espacio y la forma del campo magnético que lo rodea. Las mediciones ayudan a los científicos a determinar cómo se comparan los fenómenos de laboratorio con los chorros en el espacio exterior. También proporcionan una línea de base con la que los científicos pueden jugar para observar cómo se comporta el plasma en diferentes condiciones.

Liang dijo:

“Esta es una investigación innovadora porque ningún otro equipo ha lanzado con éxito un chorro supersónico de haz estrecho que lleva un campo magnético tan fuerte, que se extiende a distancias significativas. Esta es la primera vez que los científicos han demostrado que el campo magnético no solo envuelve el chorro, sino que también se extiende paralelo al eje del chorro”.

Los investigadores esperan ampliar su investigación con instalaciones de láser más grandes e investigar otros tipos de fenómenos.

Gao dijo:

“El siguiente paso consiste en ver si un campo magnético externo podría hacer que el chorro sea más largo y más colimado”.

El estudio científico ha sido publicado en Astrophysical Journal Letters.

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