Consiguen dar forma estable al plasma al aire libre

Por primera vez, ingenieros de Caltech han creado un anillo de plasma estable al aire libre, esencialmente capturando rayos en una botella, pero sin la botella.

La materia puede existir en cuatro fases distintas: sólida, líquida, gaseosa y plasmática. Los plasmas están hechos de partículas cargadas -iones y electrones- y ocurren de forma natural en la Tierra como un rayo, en el fenómeno meteorológico llamado fuego de San Telmo (en el que aparecen bolas de luz resplandecientes sobre objetos puntiagudos durante las tormentas) y en objetos hechos por el hombre como bombillas fluorescentes y sopletes.

Por lo general, los plasmas no tienen formas propias claramente definidas. Los relámpagos siguen un camino de menor resistencia a través del aire, creando estructuras de bifurcación salvajes, mientras que los plasmas creados por el hombre están restringidos por cámaras de vacío o campos electromagnéticos.

Así, Morteza Gharib, profesor de Aeronáutica e Ingeniería Bioinspirada en Caltech, dice que se sorprendió cuando él y su equipo pudieron generar un anillo estable de plasma al aire libre usando solo una corriente de agua y una placa de cristal. Sus hallazgos se publican en PNAS.

«Algunos colegas nos dijeron que esto ni siquiera era posible. Pero podemos crear un anillo estable y mantenerlo el tiempo que queramos, sin vacío ni campo magnético ni nada», dice en un comunicado el coautor Francisco Pereira, del Marine Technology Research Institute en Italia, un académico visitante en Caltech.

La corriente de agua es un chorro de aire de 85 micras de diámetro desde una boquilla especialmente diseñada a 9.000 libras por pulgada cuadrada que golpea la placa de cristal con una velocidad de impacto de alrededor de 333 metros por segundo. Como referencia, es una corriente más estrecha que un cabello humano que se mueve tan rápido como una bala disparada desde una pistola.

En su estudio, Gharib y su equipo experimentaron con dos placas de cristal de cuarzo y niobato de litio, cada una de las cuales puede inducir el efecto triboeléctrico, en el que se acumula una carga eléctrica debido a la fricción con otro material. Cuando el chorro golpea el cristal, el agua crea un flujo suave y laminar de iones con carga positiva a través de la superficie cargada negativamente.

En la región de corte, donde la corriente golpea la superficie y fluye hacia afuera a través de ella, el efecto triboeléctrico desencadena un alto flujo de electrones a través del agua hacia su superficie. Este flujo de electrones ioniza los átomos y las moléculas en el gas circundante cerca de la superficie del agua, creando una rosquilla, o toro, de plasma brillante que tiene docenas de micras de diámetro y es visible bajo el microscopio.

Gharib y su equipo dispararon el chorro de agua sobre superficies de diferentes texturas y descubrieron que cuanto más lisa es la superficie, más clara es la estructura del anillo de plasma. El anillo es estable, y mientras el agua continúe fluyendo, el anillo mantiene su forma y tamaño.

Además, los ingenieros que trabajan con el plasma notaron que sus teléfonos móviles encontraron altos niveles de ruido de radiofrecuencia -estática- mientras estaban en la misma habitación que el experimento. Resulta que el anillo de plasma emite distintas frecuencias de radio. «Eso nunca se ha visto antes. Creemos que es debido a las propiedades piezoeléctricas de los materiales que usamos en nuestros experimentos», dice Pereira, refiriéndose a la capacidad de los materiales para estar polarizados eléctricamente a través del estrés mecánico; en este caso, el flujo de agua.

Fuente: Europa Press