Generación de Plasmoides Toroidales Mediante Cizallamiento Hidrodinámico Extremo

Uno de los cuatro estados de la materia, el plasma es un gas ionizado de electrones, protones y átomos que coexisten y se mueven coherentemente como un fluido. Se presentan de manera natural en forma de rayos, estrellas, el medio interestelar, las auroras, las atmósferas de los planetas, etc. De hecho, hay poca materia en el Universo que no exista en estado de plasma, lo que no es de extrañar si se tiene en cuenta que el Universo estaba formado inicialmente por un plasma de hidrógeno ionizado.

Los átomos son normalmente neutros desde el punto de vista eléctrico, por lo que un gas suele estar formado por partículas sin carga. Sólo cuando se le da suficiente energía a un gas puede producirse la ionización, es decir, cuando los átomos y/o las moléculas pierden o ganan un electrón para formar un ion con carga negativa o positiva. En este estado de plasma, estos están cargados eléctricamente y se convierten en conductores eléctricos, de modo que el plasma puede ser acelerado y controlado por campos eléctricos y magnéticos.

Estas características hacen que los plasmas sean muy deseables en numerosas aplicaciones, como las luces fluorescentes, la síntesis de materiales, los sistemas de energía, los sistemas de visualización, etc. Sin embargo, los plasmas fabricados por el hombre suelen necesitar un dispositivo de contención en forma de cámaras de vacío o campos electromagnéticos.

Ahora, por primera vez, un equipo de científicos, encabezado por Morteza (Mory) Gharib, del Caltech, ha creado un anillo de plasma estable al aire libre utilizando sólo un chorro de agua y una placa de cristal.

Para ello, golpearon una placa de cristal con un chorro de agua de 85 micras a una velocidad de impacto de unos 1000 pies por segundo. Esto provocó una gran fricción en la región de cizallamiento, lo que desencadenó un gran flujo de electrones, conocido como efecto triboeléctrico. El flujo de electrones a través del agua ionizó los átomos y las moléculas circundantes, creando un plasma brillante y estable, en forma de toroide.

Esto es extremadamente interesante, ya que no sólo podría utilizarse este nuevo fenómeno en dispositivos de almacenamiento de energía, aplicaciones médicas, etc., sino que también nos permite explorar toda una nueva comprensión de la física: ¿cómo mantienen estos estados de plasma la estabilidad sin ningún dispositivo de contención? ¿Por qué tienen forma de toroide?

Artículo: http://www.caltech.edu/news/engineers-create-stable-plasma-ring-open-air-80367/

Artículo científico: 

http://www.pnas.org/content/early/2017/11/15/1712717114.abstract/