El desafío de la energía de fusión a menudo se equipara a capturar y retener un rayo en una botella. La analogía es adecuada. Los rayos y un plasma de energía de fusión tienen mucho en común. Las similitudes incluyen temperaturas muy altas, cargas eléctricas masivas, y dinámica de fluidos extremadamente compleja. Los investigadores de la Instalación Nacional de Fusión DIII-D encontraron otra característica compartida entre los dos tipos de plasmas:una extraña onda electromagnética conocida como silbador. Si sus teorías son correctas, El descubrimiento del silbato podría ayudar a comprender mejor los electrones fugitivos en los tokamaks. Incluso podría ayudar a controlar estas partículas destructivas.

Los electrones fugitivos son una preocupación importante para los futuros dispositivos tokamak de gran tamaño como el ITER. Estos electrones deben mitigarse debido a su potencial para causar un daño significativo a las paredes de los tokamaks que confinan el plasma. Los investigadores de DIII-D y otras instalaciones de fusión están explorando enfoques para controlar a los fugitivos. Si bien queda mucho trabajo por hacer, el equipo cree que hay una manera de inyectar silbidos en un plasma para controlar los electrones fuera de control. Los silbadores sangrarían energía de las partículas, haciéndolos menos propensos a huir.

Durante más de un siglo, misteriosas ondas electromagnéticas que ocurren naturalmente en la ionosfera de la tierra, generalmente causadas por rayos, se han detectado a través de líneas telefónicas, antenas, y satélites. Fueron nombrados silbadores debido a sus características frecuencias variables en el tiempo, que son inconfundibles cuando las señales se convierten en sonido.

Los teóricos han predicho durante años que los silbadores podrían existir en un tokamak, pero los experimentalistas nunca pudieron observar directamente las olas. Recientemente, sin embargo, un equipo de DIII-D generó plasmas extremadamente difusos con un campo magnético bajo que produjeron el característico silbido de las oscilaciones electromagnéticas. Es decir, Los investigadores de DIII-D pudieron medir la presencia de ondas de silbido en un tokamak por primera vez. Los investigadores creen que los silbidos son impulsados ​​por electrones fuera de control.

Los electrones fugitivos se desarrollan debido a una característica inusual de los plasmas:un arrastre de colisión que disminuye al aumentar la velocidad. Esto permite que los electrones energéticos que se encuentran en presencia de un campo eléctrico en un tokamak se aceleren libremente a altas energías. Los electrones fugitivos en los reactores de fusión solo alcanzan una velocidad terminal cuando se acercan a la velocidad de la luz, según la teoría de la relatividad de Einstein. Por tanto, estos electrones se denominan electrones descontrolados.

Para ilustrar la rareza de esta característica, si los paracaidistas experimentaron el mismo fenómeno, saltar de un avión siempre sería fatal, ya que el paracaidista depende de aumentar la resistencia al aumentar la velocidad para proporcionar una velocidad terminal.

Si grandes flujos de fugitivos escaparan del plasma en un reactor de fusión, podrían dañar las paredes del material circundante. Los silbadores pueden jugar un papel en la regulación de la generación y evolución de electrones fuera de control. Los experimentos DIII-D muestran que las ondas de silbido impulsadas por electrones fugitivos modifican los fugitivos de tal manera que redirigen parte de su energía.

Se está explorando una idea similar en estudios ionosféricos de ondas silbidoras. Los componentes de electrones energéticos dirigidos también están presentes en la ionosfera y pueden dañar los satélites. Se predice que las ondas de silbido mitigarán estos efectos de una manera similar a la que se está explorando en los tokamaks. Los silbatos también juegan un papel importante en el clima espacial y la regulación de los cinturones de Van Allen de la Tierra. Los experimentos DIII-D proporcionan la primera evidencia directa de que tales ondas existen en un tokamak y abren un nuevo y emocionante campo de exploración que podría tener una importancia crítica para ITER y otros grandes tokamaks.