Cuando observas el cielo nocturno, gran parte de lo que ves es plasma, una amalgama espesa de partículas atómicas ultracalientes. Estudiar plasma en las estrellas y varias formas en el espacio exterior requiere un telescopio, pero los científicos pueden recrearlo en ellaboratorio para examinarlo más de cerca.
Ahora, un equipo de científicos dirigido por los físicos Lan Gao del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE y Edison Liang de la Universidad de Rice, ha creado por primera vez una forma particular de plasma coherente y magnetizadojet que podría profundizar la comprensión del funcionamiento de chorros mucho más grandes que fluyen desde estrellas recién nacidas y posiblemente agujeros negros, objetos estelares tan masivos que atrapan la luz y deforman el espacio y el tiempo.
"Ahora estamos creando chorros de plasma estables, supersónicos y fuertemente magnetizados en un laboratorio que podría permitirnos estudiar objetos astrofísicos a años luz de distancia", dijo el astrofísico Liang, coautor del artículo que informa los resultados en el Letras del diario astrofísico .
El equipo creó los chorros usando la Instalación láser OMEGA en el Laboratorio de Energía Láser de la Universidad de Rochester LLE. Los investigadores apuntaron 20 rayos láser individuales de OMEGA en un área en forma de anillo en un objetivo de plástico. Cada láser creó un pequeñosoplo de plasma; a medida que las bocanadas se expandían, ejercían presión sobre la región interna del anillo. Esa presión exprimió un chorro de plasma que alcanzaba más de cuatro milímetros de longitud y creaba un campo magnético que tenía una fuerza de más de 100 teslas.
"Este es el primer paso para estudiar los chorros de plasma en un laboratorio", dijo Gao, quien fue el autor principal del artículo. "Estoy emocionado porque no solo creamos un jet. También utilizamos con éxito diagnósticos avanzados en OMEGApara confirmar la formación del jet 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, qué tan bien se mantuvo unido a medida que crecía en el espacio y la forma del campo magnético a su alrededorLas mediciones ayudan a los científicos a determinar cómo se comparan los fenómenos de laboratorio con los chorros en el espacio ultraterrestre. También proporcionan una línea de base con la que los científicos pueden jugar para observar cómo se comporta el plasma en diferentes condiciones.
"Esta es una investigación innovadora porque ningún otro equipo ha lanzado con éxito un chorro supersónico de haz estrecho que transporta un campo magnético tan fuerte, que se extiende a distancias significativas", dijo Liang. "Esta es la primera vez que los científicos demuestran que elel campo no solo se envuelve alrededor del chorro, sino que también se extiende paralelo al eje del chorro ", dijo.
Los investigadores esperan expandir su investigación con instalaciones láser más grandes e investigar otros tipos de fenómenos. "El siguiente paso consiste en ver si un campo magnético externo podría hacer que el chorro sea más largo y colimado", dijo Gao.
"También nos gustaría replicar el experimento usando la Instalación Nacional de Encendido en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que tiene 192 rayos láser, la mitad de los cuales podrían usarse para crear nuestro anillo de plasma. Tendría un radio mayor y produciría unchorro más largo que el producido con OMEGA. Este proceso nos ayudaría a determinar en qué condiciones el chorro de plasma es más fuerte ".
El equipo incluyó científicos de PPPL, Rice, LLE, MIT y la Universidad de Chicago. La investigación fue apoyada por la Administración Nacional de Seguridad Nuclear del DOE, la Fundación Nacional de Ciencias y el Laboratorio Nacional de Los Alamos. Se realizaron simulaciones por computadora en elExtreme Science and Engineering Discovery Environment XSEDE, una asociación de colaboración de 19 instituciones, y Argonne Leadership Computing Facility, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Original escrito por Raphael Rosen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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