Física de plasmas
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Física de plasma. Es un gas constituido por partículas cargadas (iones) libres y cuya dinámica presenta efectos colectivos dominados por las interacciones electromagnéticas de largo alcance entre las mismas.
Historia
Cuando a la sangre se le eliminan todos los glóbulos queda un líquido claro, denominado "plasma" por el gran médico científico checo Johannes Purkinje (1787-1869).
El uso del término "plasma" para nombrar a un gas ionizado se inició en 1927 por Irving Langmuir (1881-1957), un americano cuyos éxitos abarcaron desde la química de superficies al sembrado de nubes para conseguir lluvia. Ganó el Premio Nobel de Química de 1932. Langmuir trabajó para la General Electric Co., estudiando dispositivos electrónicos basados en los gases ionizados. La forma en que los fluidos electrificados transportaban electrones de alta velocidad, iones y las impurezas le recordaron la forma en que el plasma sanguíneo transporta los glóbulos rojos y blancos, y los gérmenes.
Características
En Física y Química, se dice plasma a un gas constituido por partículas cargadas (iones) libres y cuya dinámica presenta efectos colectivos dominados por las interacciones electromagnéticas de largo alcance entre las mismas. Con frecuencia se habla del plasma como un estado de agregación de la materia con características propias, diferenciándolo de este modo del estado gaseoso, en el que no existen efectos colectivos importantes.
Estudios y resultados
Como consecuencia de estos estudios, llevados a cabo en plasmas relativamente fríos y densos, actualmente los científicos hablan de "ondas Langmuir" y vuelan "sondas Langmuir" abordo de satélites. Las investigaciones sobre el plasma se desarrollaron progresivamente en otras direcciones, de las cuales tres fueron especialmente significativas.
Primera, el desarrollo de la radio llevó al descubrimiento de la Ionosfera, el "techo de plasma" natural sobre la atmósfera, que hace rebotar las ondas de radio y a veces las absorbe. Comenzando con el estudio de la propagación de las ondas de radio en la ionosfera se identificaron una gran variedad de ondas de plasma, en general dispersándose de forma diferente a lo largo de las líneas de campos magnéticos más que perpendiculares a ellas.
Segunda, los astrofísicos admitieron que mucho del universo estaba formado de plasmas y que el conocimiento de los procesos astrofísicos requería una mejor compresión de la física del plasma. Esto era verdad particularmente para el Sol, cuyas manchas intensamente magnéticas producían muchos fenómenos magnéticos complicados (p.e. las erupciones solares).
Finalmente, la creación de la bomba atómica elevó el interés en la energía nuclear como una posible fuente de energía par el futuro. El Sol libera su energía combinando núcleos de hidrógeno para formar helio, pero su proceso de fusión termonuclear necesita unas enormes temperaturas y presiones, como las que se dan en el centro del Sol. El proceso es más sencillo en un gas formado por formas mayores (isótopos) del hidrógeno, pero aún así se necesitaban temperaturas tan enormes, que no existía ningún contenedor de laboratorio para encerrar el gas, el contenedor se vaporizaría o (más probablemente) enfriaría al gas hasta que cesara toda fusión nuclear.
Sin embargo, dado que el gas a tales temperaturas se convierte en plasma, surgió la idea de confinarlo dentro de un campo magnético, sin que tocara realmente ninguna pared material. La posibilidad de producir esa "fusión termonuclear controlada" comenzó con el "Proyecto Sherwood" a comienzos de los años 1950 y creció hasta convertirse en una gran empresa internacional, con miles de científicos y con aparatos enormes y sofisticados. Poco a poco se encontraron formas de eliminar los diferentes medios por los cuales el campo magnético dejaba fugar rápidamente su plasma y se fue aumentando de forma progresiva su temperatura y su densidad. Se llevó a cabo recientemente un experimento para extraer tanta energía de fusión como la invertida en el plasma, pero aún se necesitará mucho tiempo para obtener un uso comercial de esta forma de energía.
Cuando los satélites descubrieron el cinturón de radiación y comenzaron a explorar la magnetosfera, se abrió una cuarta vía, la física del plasma espacial. Los científicos espaciales tomaron prestada, de las investigaciones de fusión, la teoría del plasma atrapado por un campo magnético, y la teoría de las ondas de plasma, de la física de la ionosfera. La astrofísica proporcionó, entre otras cosas, las nociones de los procesos magnéticos de liberación de la energía y de la aceleración de partículas. Hoy en día la física del plasma es un campo activo, que contribuye al conocimiento no solo de las observaciones espaciales, sino también de los plasmas en general.
Fuentes
- Historia. Visitado el 10 de diciembre de 2012.
- Características. Visitado el 10 de diciembre de 2012.
