Cuando miras el cielo nocturno mucho de lo que ves es plasma, una amalgama espesa de partículas atómicas ultracalientes. Estudiar plasma en las estrellas y diversas formas en el espacio exterior requiere un telescopio, pero los científicos pueden recrearlo en el laboratorio para examinarlo más de cerca.

Ahora, un equipo de científicos dirigido por los físicos Lan Gao del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y Edison Liang de la Universidad de Rice, ha creado por primera vez una forma particular de chorro de plasma coherente y magnetizado que podría profundizar la comprensión del funcionamiento de chorros mucho más grandes que fluyen desde estrellas recién nacidas y posiblemente agujeros negros, objetos estelares tan masivos que atrapan la luz y deforman tanto el espacio como el tiempo.

"Ahora estamos creando estables, supersónico, y chorros de plasma fuertemente magnetizados en un laboratorio que podrían permitirnos estudiar objetos astrofísicos a años luz de distancia, "dijo el astrofísico Liang, coautor del artículo que informa los resultados en el Cartas de revistas astrofísicas .

El equipo creó los chorros utilizando la instalación láser OMEGA en el Laboratorio de Energética Láser (LLE) de la Universidad de Rochester. Los investigadores apuntaron 20 de los rayos láser individuales de OMEGA a un área en forma de anillo en un objetivo de plástico. Cada láser creaba una pequeña bocanada de plasma; mientras las bocanadas se expandían, ejercen presión sobre la región interior del anillo. Esa presión luego exprimió un chorro de plasma que alcanzó más de cuatro milímetros de longitud y creó un campo magnético que tenía una fuerza de más de 100 tesla.

"Este es el primer paso para estudiar los chorros de plasma en un laboratorio, "dijo Gao, quien fue el autor principal del artículo. "Estoy emocionado porque no solo creamos un jet. También usamos con éxito diagnósticos avanzados en OMEGA para confirmar la formación del jet y caracterizar sus propiedades".

Las herramientas de diagnóstico, desarrollado con equipos de LLE y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), midió la densidad del chorro, temperatura, largo, lo bien que se mantuvo unido a medida que crecía en el espacio, y la forma del campo magnético que lo rodea. Las mediciones ayudan a los científicos a determinar cómo se comparan los fenómenos de laboratorio con los chorros en el espacio exterior. También proporcionan una línea de base con la que los científicos pueden jugar para observar cómo se comporta el plasma en diferentes condiciones.

"Esta es una investigación innovadora porque ningún otro equipo ha lanzado con éxito un sistema supersónico, chorro de haz estrecho que lleva un campo magnético tan fuerte, extendiéndose a distancias significativas, ", dijo Liang." Esta es la primera vez que los científicos han demostrado que el campo magnético no solo envuelve el chorro, pero también se extiende paralelo al eje del chorro, " él dijo.

Los investigadores esperan ampliar su investigación con instalaciones láser más grandes e investigar otros tipos de fenómenos. "El siguiente paso consiste en ver si un campo magnético externo podría hacer que el chorro sea más largo y más colimado, "Dijo Gao.

"También nos gustaría replicar el experimento utilizando la Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que tiene 192 rayos láser, la mitad del cual podría usarse para crear nuestro anillo de plasma. Tendría un radio mayor y, por lo tanto, produciría un chorro más largo que el producido con OMEGA. Este proceso nos ayudaría a determinar en qué condiciones el chorro de plasma es más fuerte ".