Científicos en EE.UU. han descubierto una forma novedosa de clasificar los plasmas magnetizados: 10 fases únicas cuyas transiciones tendrían importantes implicaciones en el desarrollo práctico. De hecho, podrían conducirnos a avances en la generación de la soñada energía de fusión. Los datos se publicaron en Nature Communications.

Los límites espaciales, o transiciones, entre las diferentes fases apoyarán las excitaciones de onda localizadas, encontraron los investigadores del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL). El trabajo fue netamente teórico. 

“Los hallazgos harían más fáciles las  posibles aplicaciones de estas excitaciones exóticas en el espacio y los plasmas de laboratorio”, dijo Yichen Fu, del PPPL y autor principal del artículo. “El siguiente paso es explorar lo que hacen dichas excitaciones y cuál sería su uso”.  

Teoría a práctica 

Dichas aplicaciones incluyen el uso de excitaciones para crear corriente en plasmas de fusión magnética o facilitar la rotación del plasma en experimentos de fusión. Sin embargo, “Nuestro estudio no considera ninguna aplicación práctica. Solo contiene la teoría básica, y la tecnología siempre seguirá la comprensión teórica”, sentenció el físico Hong Qin, coautor.

Los científicos añaden que el descubrimiento de las 10 fases en el plasma marca un desarrollo primario en la física del plasma. “El primer y más importante paso en cualquier esfuerzo científico es clasificar los objetos bajo investigación. Cualquier nuevo esquema de clasificación conducirá a una mejora en nuestra comprensión teórica y avances posteriores en la tecnología”, afirmó Qin. 

La fusión (proceso que científicos de todo el mundo buscan producir en la Tierra) combina elementos ligeros en forma de plasma, el cual es un estado caliente y cargado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos que constituyen el 99% del universo visible y liberan cantidades masivas de energía. Dicha energía podría servir como una fuente de energía limpia y segura para generar electricidad. 

Las fases del plasma detectadas por PPPL se conocen técnicamente como «fases topológicas«. Estas indican las formas de las ondas soportadas por el plasma, propiedad única de la materia descubierta por primera vez durante la década de 1970 por el físico Duncan Haldane de la Universidad de Princeton, lo que le valió para compartir el Premio Nobel de 2016. 

Más investigación 

Las ondas de plasma localizadas producidas por las transiciones de fase son robustas e intrínsecas porque están “protegidas topológicamente”, explicó Qin. “El descubrimiento sobre la existencia de esta excitación protegida topológicamente en plasmas magnetizados es un gran paso adelante que puede explorarse para aplicaciones prácticas”, añadió.

Según Fu, el avance más importante del artículo es observar el plasma en función de sus propiedades topológicas e identificar sus fases, a partir de las cuales se pudo identificar la condición necesaria y suficiente para las excitaciones de estas ondas localizadas. Ahora, los autores deben averiguar cómo este progreso puede ser aplicado a fin de facilitar la investigación de la energía de fusión. 

Aprender más sobre las fases, y específicamente las transiciones entre ellas, ayudaría a los físicos a perseguir la anhelada fusión del plasma. Ya en el pasado, varios equipos de científicos han intentado experimentos de fusión nuclear con distintos niveles de éxito.