Uma equipa de investigadores de vários países conseguiu recriar propriedades físicas que acontecem dentro dos núcleos dos planetas gigantes. Descarregaram um laser de alta potência numa placa de alumínio, afastando os electrões, mas mantendo a estrutura molecular. Durante instantes o alumínio ficou transparente. A descoberta pode ter implicações no desenvolvimento da fusão nuclear, que promete ser um recurso energético quase infinito.
A team of researchers from various countries managed to recreate physical properties that take place inside the cores of giant planets. Unloaded one at a high power laser aluminum plate, removing electrons while maintaining the molecular structure. During moments aluminum became transparent. The finding could have implications for the development of nuclear fusion, which promises to be an energy resource nearly infinite.
A team of researchers from various countries managed to recreate physical properties that take place inside the cores of giant planets. Unloaded one at a high power laser aluminum plate, removing electrons while maintaining the molecular structure. During moments aluminum became transparent. The finding could have implications for the development of nuclear fusion, which promises to be an energy resource nearly infinite.
O estado da matéria conseguido chama-se “Warm Dense Matter” (literalmente, "Matéria Densa Quente"), que, segundo Marta Fajardo, é uma “transição entre o sólido e o plasma”. A investigadora trabalha no Instituto de Plasma e Fusão Nuclear do Instituto Superior Técnico e colaborou na investigação que resultou no artigo com mais de 50 autores, publicado esta semana na “Nature Physics”.
Segundo a investigadora, este estado existe no núcleo dos planetas gigantes, mas nunca se tinha conseguido obter experimentalmente. Só com o laser pioneiro que existe no laboratório Free-Electron Laser in Hamburg - FLASH desde 2002, em Hamburgo, na Alemanha, é que se conseguiu bombardear com precisão o alumínio, aproximando-o do estado de plasma.
“Já tínhamos feito simulações do que poderia acontecer à matéria neste estado”, explicou por telefone ao PÚBLICO Marta Fajardo, “mas havia uma grande incógnita”.
The state of matter achieved is called "Warm Dense Matter" (literally "Warm Dense Matter"), which, according to Marta Fajardo, is a "transition between the solid and the plasma." The researcher works at the Institute of Plasma and Fusion Nuclear Instituto Superior Técnico and cooperated in the investigation which resulted in the article, more than 50 authors, published this week in "Nature Physics".
According to the researcher, this state is at the core of the giant planets, but had never been able to obtain experimentally. Only with the laser pioneer that exists in the laboratory Free-Electron Laser in Hamburg - FLASH since 2002, in Hamburg, Germany, is that we managed to bomb precisely aluminum, approaching it from the plasma state.
"We had already done simulations of what might happen to the matter in this state," he said by phone Publico Marta Fajardo, "but there was a big unknown."
Quando os raios laser de grande intensidade acertaram na placa de alumínio, aquecendo-a várias dezenas de milhares de graus, “os electrões são arrancados e, em vez de acontecer como o plasma, em que a matéria passa a electrões e iões [átomos com menos electrões], neste caso os electrões ainda ficam com um grau de ligação aos núcleos dos átomos”, diz a cientista.
Durante esta fracção de segundo em que o material continua com a mesma estrutura molecular abre-se uma “janela de transparência” em que a luz visível consegue atravessar o alumínio. Depois o material volta ao estado normal.
A experiência pode ter implicações no desenvolvimento da fusão nuclear, a reacção física que acontece dentro das estrelas e que promete ser uma fonte de energia quase infinita. Para a fusão nuclear, um dos caminhos é usar um laser para rebentar uma cápsula de hidrogénio, fazendo com que os átomos se juntem, formem hélio e libertem muita energia.
Durante a fusão, a matéria passa por este estado antes de passar para o plasma. Por isso estas experiências ajudam a caracterizar melhor o que acontece, permitindo uma maior precisão e previsão do processo. “O objectivo é tentar mapear a física atómica nestes regimes de densidade e temperatura”, conclui a investigadora.
When the high-intensity laser beam hit the aluminum plate, heating it to several tens of degrees, "the electrons are pulled out and instead to occur as plasma, where the material passes the electrons and ions [atoms less electrons], in this case the electrons are still with a degree of attachment to the nuclei of atoms, "says the scientist.
During this fraction of a second in which the material continues with the same molecular structure opens a "window of transparency" on the visible light gets through aluminum. After the material back to normal.
The experience may have implications for the development of nuclear fusion, the physical reaction that happens inside stars and promises to be an almost infinite source of energy. For nuclear fusion, one way is to use a laser to blow a capsule hydrogen atoms making the join, to form helium and release much energy.
During the merger, the matter goes through this state before moving to the plasma. So these experiences help to better characterize what happens, allowing for greater accuracy and forecast process. "The goal is to try to map the atomic physics in these regimes density and temperature," concludes the researcher.
Segundo a investigadora, este estado existe no núcleo dos planetas gigantes, mas nunca se tinha conseguido obter experimentalmente. Só com o laser pioneiro que existe no laboratório Free-Electron Laser in Hamburg - FLASH desde 2002, em Hamburgo, na Alemanha, é que se conseguiu bombardear com precisão o alumínio, aproximando-o do estado de plasma.
“Já tínhamos feito simulações do que poderia acontecer à matéria neste estado”, explicou por telefone ao PÚBLICO Marta Fajardo, “mas havia uma grande incógnita”.
The state of matter achieved is called "Warm Dense Matter" (literally "Warm Dense Matter"), which, according to Marta Fajardo, is a "transition between the solid and the plasma." The researcher works at the Institute of Plasma and Fusion Nuclear Instituto Superior Técnico and cooperated in the investigation which resulted in the article, more than 50 authors, published this week in "Nature Physics".
According to the researcher, this state is at the core of the giant planets, but had never been able to obtain experimentally. Only with the laser pioneer that exists in the laboratory Free-Electron Laser in Hamburg - FLASH since 2002, in Hamburg, Germany, is that we managed to bomb precisely aluminum, approaching it from the plasma state.
"We had already done simulations of what might happen to the matter in this state," he said by phone Publico Marta Fajardo, "but there was a big unknown."
Quando os raios laser de grande intensidade acertaram na placa de alumínio, aquecendo-a várias dezenas de milhares de graus, “os electrões são arrancados e, em vez de acontecer como o plasma, em que a matéria passa a electrões e iões [átomos com menos electrões], neste caso os electrões ainda ficam com um grau de ligação aos núcleos dos átomos”, diz a cientista.
Durante esta fracção de segundo em que o material continua com a mesma estrutura molecular abre-se uma “janela de transparência” em que a luz visível consegue atravessar o alumínio. Depois o material volta ao estado normal.
A experiência pode ter implicações no desenvolvimento da fusão nuclear, a reacção física que acontece dentro das estrelas e que promete ser uma fonte de energia quase infinita. Para a fusão nuclear, um dos caminhos é usar um laser para rebentar uma cápsula de hidrogénio, fazendo com que os átomos se juntem, formem hélio e libertem muita energia.
Durante a fusão, a matéria passa por este estado antes de passar para o plasma. Por isso estas experiências ajudam a caracterizar melhor o que acontece, permitindo uma maior precisão e previsão do processo. “O objectivo é tentar mapear a física atómica nestes regimes de densidade e temperatura”, conclui a investigadora.
When the high-intensity laser beam hit the aluminum plate, heating it to several tens of degrees, "the electrons are pulled out and instead to occur as plasma, where the material passes the electrons and ions [atoms less electrons], in this case the electrons are still with a degree of attachment to the nuclei of atoms, "says the scientist.
During this fraction of a second in which the material continues with the same molecular structure opens a "window of transparency" on the visible light gets through aluminum. After the material back to normal.
The experience may have implications for the development of nuclear fusion, the physical reaction that happens inside stars and promises to be an almost infinite source of energy. For nuclear fusion, one way is to use a laser to blow a capsule hydrogen atoms making the join, to form helium and release much energy.
During the merger, the matter goes through this state before moving to the plasma. So these experiences help to better characterize what happens, allowing for greater accuracy and forecast process. "The goal is to try to map the atomic physics in these regimes density and temperature," concludes the researcher.
Fonte : Público.pt
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