Cualquier superficie sólida sumergida dentro de un plasma, incluidas las de los motores satelitales y los reactores de fusión, está rodeada por una capa de carga eléctrica que determina la interacción entre la superficie y el plasma. Comprender la naturaleza de este contacto, que puede afectar el rendimientode los dispositivos, a menudo depende de comprender cómo se distribuye la carga eléctrica alrededor de la superficie.Ahora, una investigación reciente realizada por científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE indica una forma de medir con mayor precisión estas propiedades eléctricas.
El descubrimiento reciente se relaciona con la capa, la llamada vaina de carga eléctrica de pared de plasma que rodea los objetos, incluidas las sondas de diagnóstico, dentro del plasma, que está compuesto por electrones e iones cargados. Esta capa protege las sondas al repeler otros electronesen el plasma que afectan las medidas del instrumento y, a veces, incluso causan daños. "En efecto, el objeto se aísla de todos estos electrones en el plasma que transportan energía y calor y podrían hacer que la sonda se derrita", dijo Brian Kraus, unestudiante de posgrado en el Programa de Princeton en Física del Plasma que fue el autor principal del artículo que publicó los hallazgos en Física de Plasmas .
Kraus y el físico investigador principal Yevgeny Raitses, coautor del artículo y asesor de investigación de Kraus en su proyecto de posgrado de primer año, encontraron que la carga de la capa a veces puede ser positiva, lo que contradice lo que los científicos han pensado durante mucho tiempo: que la mantasiempre tiene una carga más negativa que el plasma circundante. Los hallazgos indican que los investigadores deben determinar exactamente qué tipo de carga rodea la sonda para poder realizar correcciones que generarán una medición precisa de las condiciones dentro del plasma.
Específicamente, la investigación realizada en el Experimento Hall Thruster HTX dirigido por Raitses en PPPL, que se usa típicamente para estudiar los propulsores de plasma para naves espaciales y dispositivos de plasma relacionados, mostró que un diagnóstico de emisión de calor que no está conectado a un cable con conexión a tierraa veces puede producir la carga positiva. El HTX fue capaz de proporcionar un plasma estable y estable que permitió a los científicos detectar con mayor precisión qué tipo de carga se estaba acumulando junto a la sonda.
"La gran novedad es que hasta ahora, los científicos durante al menos una década habían estado desarrollando cálculos teóricos y realizando simulaciones computacionales que mostraban que la capa positiva, o vaina inversa, podría ocurrir, pero nadie lo había visto en experimentos con sondas", Dijo Kraus." En este artículo, decimos que creemos que de hecho lo estamos viendo en un experimento, así como también vemos la transición entre envolturas negativas y positivas ".
La investigación fue la primera en respaldar estos cálculos sobre el efecto de los llamados muros altamente emisores. Los que desarrollaron dichos cálculos fueron Michael Campanell, Alexander Khrabrov e Igor Kaganovich de PPPL, junto con Dmytro Sydorenko en la Universidad de Alberta. Campanellse encuentra ahora en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore del DOE. Los nuevos experimentos proporcionan un excelente ejemplo de cómo las predicciones teóricas motivan la investigación experimental que a su vez valida las predicciones teóricas.
Según Raitses y Kraus, las investigaciones futuras que involucren experimentos físicos medirán con más cuidado qué tan bien el modelo de sonda altamente emisiva coincide con las observaciones. Uno de esos experimentos determinaría si una sonda emisiva con un cable largo retendría una carga positiva más fácilmente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio de Física del Plasma de Princeton . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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