Ingenieros han creado un anillo estable de plasma en el aire libre

El plasma, uno de los cuatro estados fundamentales de la materia, es un material delicado. Al igual que el gas, el plasma no tiene una forma o un volumen fijo, por lo que normalmente tiene que estar contenido para ser útil, como en los televisores de plasma, por ejemplo.

Pero ahora, por primera vez, los investigadores han encontrado la manera de crear un anillo plasmático estable al aire libre, y creen que su descubrimiento tiene potencial para el almacenamiento de energía.

Usando un chorro delgado de agua y una placa de cristal, los ingenieros de Caltech descubrieron que podían crear la forma sin ningún recipiente y mantenerla indefinidamente.

“Algunos colegas nos dijeron que esto ni siquiera era posible”, dijo el coautor Francisco Pereira, del Instituto de Investigación de Tecnología Marina de Italia.

“Pero podemos crear un anillo estable y mantenerlo todo el tiempo que queramos, sin vacío o campo magnético ni nada.”

El equipo probó el experimento utilizando dos tipos diferentes de placas de cristal, cuarzo y niobato de litio. Ambos inducen algo llamado efecto triboeléctrico: es decir, con suficiente fricción de otro material, se genera una carga eléctrica.

Usted puede haber experimentado con este efecto en las clases de ciencias en la escuela, frotando una varilla de vidrio con un pedazo de seda para generar electricidad estática, o frotando un globo contra su cabello.

Se necesita mucha fricción para generar plasma, y para eso está el chorro rápido de agua. Tiene sólo 85 micrones de ancho, menos que un cabello humano, y estalla desde una boquilla especialmente diseñada a una presión de 632.7 kilogramos por centímetro cuadrado.

Golpea la placa con una velocidad de impacto de 304.8 metros por segundo, alrededor de la misma velocidad, dijeron los investigadores, como una bala de un revólver.

A medida que el agua golpea la placa cargada negativamente, crea un flujo suave y uniforme de iones cargados positivamente sobre la superficie. En el punto donde el agua golpea la placa, el efecto triboeléctrico causa un alto flujo de electrones a la superficie, donde ionizan los átomos y moléculas en el aire.

Esto, a su vez, genera un toro de plasma incandescente, que permanecerá estable mientras el agua siga fluyendo.

Investigadores de la Universidad de Missouri lograron una hazaña similar en 2013, con un dispositivo que lanza anillos de plasma al aire libre. Sin embargo, esos anillos no eran estables, duraban sólo 10 milisegundos.

El equipo de Caltech también notó un efecto secundario inusual, interferencia de radiofrecuencia, causando estática en sus teléfonos celulares.

“Eso nunca se había visto antes. Pensamos que es por las propiedades piezoeléctricas de los materiales que utilizamos en nuestros experimentos”, dijo Pereira.

Aunque ninguna aplicación comercial inmediata parece viable, el equipo ha solicitado una patente. Creen que un anillo de plasma estable y al aire libre tiene potencial para el almacenamiento de energía.

Mientras esperamos ese día, podemos disfrutar del video de su experimento (arriba) y disfrutar del resplandor neón de la ciencia en acción.

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