Novas descobertas sobre plasma poderão ajudar na criação de energia termonuclear

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 16 de Julho de 2021 às 19h10
Wikimedia Commons

A física de plasmas acaba de dar um importante passo rumo a uma melhor compreensão deste quarto estado da matéria. É que uma equipe de cientistas encontrou uma nova maneira de classificar o plasma magnetizado, e isso os levou à descoberta de 10 fases topológicas do plasma até então desconhecidas.

Plasmas são gases tão quentes que os elétrons são arrancados dos núcleos atômicos, o que resulta em um conjunto de íons. Os pesquisadores usam campos elétricos e magnéticos para controlar esses íons e elétrons porque eles têm cargas elétricas, mas em temperaturas altas o suficiente esses íons podem superar as forças eletrostáticas repulsivas e se fundir.

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Nesse processo de fusão nuclear, uma grande quantidade de energia é liberada, porque quando dois núcleos leves se fundem, a massa do núcleo produzido é menor que a soma das massas dos núcleos iniciais. Segundo a equação de Einstein E=mc², a massa perdida é convertida em energia — daí obtemos a energia de uma cadeira de incontáveis fusões nucleares. Isso pode ser usado para produzir uma explosão termonuclear ou energia limpa para alimentar cidades inteiras.

Com a descoberta das 10 fases do plasma, especificamente as transições entre elas, cientistas de todo o mundo podem avançar e muito nas tentativas de produzir energia limpa e segura por meio da fusão controlada de plasma. De acordo com a pesquisa, as transições entre essas fases dão suporte a excitações de ondas localizadas. “Essas descobertas podem levar a possíveis aplicações dessas excitações exóticas em plasmas espaciais e de laboratório”, disse Yichen Fu, principal autor do artigo publicado na Nature Communications.

(Imagem: Reprodução/Fu & Qin/Nature Communications)

Ainda segundo Fu, “a próxima etapa é explorar o que essas excitações podem fazer e como podem ser utilizadas”, já que a pesquisa em si não prevê nem considera as possíveis aplicações de suas descobertas. “O papel é a teoria básica e a tecnologia seguirá o entendimento teórico”, explica o cientista. Contudo, os pesquisadores que trabalham com plasma “na prática” poderão testar essas descobertas em seus experimentos e tirar proveito em seus esforços para produzir a tão desejada energia termonuclear segura.

Os plasmas já são utilizados no processamento de materiais — por exemplo, na fabricação de películas finas, com poucos átomos de espessura. Porém, a possibilidade de se obter a fusão termonuclear controlada forneceria uma fonte de energia muito abundante e muito mais limpa que a da fissão nuclear atualmente usada nas usinas nucleares. Mas os problemas técnicos e teóricos envolvidos são imensos. A pesquisa sobre o assunto já tem 60 anos, e ainda não se sabe quanto tempo ainda vai demorar até que a primeira usina de fusão controlada começará a produzir eletricidade comercialmente.

Existem lugares onde a fusão de plasma acontece o tempo todo: o nosso Sol e outras estrelas. Mas para criar as condições ideais para replicar esse processo aqui na Terra é necessário gerar e manter um plasma a dezenas de milhões de graus Celsius. Para Conter uma “coisa” assim, é preciso evitar contato com paredes materiais, o que pode ser feito através de campos magnéticos que controlam a trajetória das partículas. Um dos grandes experimentos autuais nesse campo é o “Sol” artificial da China, que recentemente alcançou 160 milhões de graus Celsius por 20 segundos.

Fonte: ScienceAlertPrinceton Plasma Physics Laboratory

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