Los científicos crean una «centella cuántica» en el laboratorio en avance que podría allanar el camino para reactores de fusión estables
Los científicos crearon una elusiva partícula teorizada conocida como skyrmion de Shankar
Los expertos dicen que el «nudo» cuántico puede imitar las condiciones de las centellas
Finalmente podría ayudar a explicar el fenómeno y mejorar los reactores de fusión
Por Cheyenne Macdonald para Dailymail.com
2 de marzo de 2018
Los científicos finalmente han creado una partícula elusiva conocida como skyrmion Shankar, más de 40 años después de que se teorizó por primera vez.
Y, en el proceso, pueden haber modelado el raro fenómeno de las «centellas» en una escala cuántica.
El descubrimiento no solo podría ayudar a explicar la misteriosa ocurrencia natural, que puede aparecer como una esfera de electricidad en medio de las tormentas, pero los expertos dicen que podría allanar el camino para un plasma más estable en los reactores de fusión.
Los científicos finalmente han creado una partícula elusiva conocida como skyrmion Shankar, más de 40 años después de que se teorizó por primera vez. Y, en el proceso, pueden haber modelado el raro fenómeno las «centellas» en una escala cuántica. Impresión del artista
En la nueva investigación, dirigida por científicos de Amherst College y Aalto University, el equipo creó un skyrmion tridimensional en un gas cuántico extremadamente frío.
La partícula tridimensional consiste en nudos hechos de los campos de giro de un condensado de Bose-Einstein, o átomos enfriados hasta un punto justo por encima del cero absoluto.
Según los investigadores, este enredo extraño puede compartir algunas de las características de las centellas.
«Es notable que pudiéramos crear el nudo electromagnético sintético, es decir, la centella cuántica, esencialmente con solo dos corrientes eléctricas en contracorriente», dice el Dr. Mikko Möttönen, quien dirigió la investigación en la Universidad Aalto.
«Por lo tanto, es posible que una centella natural pueda surgir en un rayo normal».
Para crear el skyrmion, los investigadores polarizaron el giro de cada átomo hacia arriba a lo largo de un campo magnético natural aplicado.
Entonces, el campo cambia repentinamente.
Esto hace que el campo «desaparezca» en el medio del condensado, que actúa como un sistema único.
Los giros de los átomos comienzan a girar en una nueva dirección. Pero, con el campo magnético apuntando en todas las direcciones cerca de cero, los giros crean un nudo de bucles enlazados, cada uno apuntando a una dirección fija.
En la nueva investigación, dirigida por científicos de Amherst College y Aalto University, el equipo creó un skyrmion tridimensional en un gas cuántico extremadamente frío.
La partícula tridimensional consiste en nudos hechos de los campos de giro de un condensado de Bose-Einstein, o, átomos enfriados hasta un punto justo por encima del cero absoluto.
Si bien se puede aflojar o mover, no se puede desatar, según los investigadores.
«El gas cuántico se enfría a una temperatura muy baja donde forma un condensado de Bose-Einstein: todos los átomos en el gas terminan en el estado de energía mínima», dijo el profesor David Hall, de Amherst College.
«El estado ya no se comporta como un gas ordinario, sino como un solo átomo gigante».
«Lo que hace de esto un skyrmion en lugar de un nudo cuántico es que no solo gira el giro, sino que la fase cuántica del condensado vira repetidamente», dice Hall.
¿QUÉ ES LA CENTELLA?
Se ha informado que las centellas aparecen durante las tormentas como un resplandor durante siglos. Puede variar desde el tamaño de una pelota de golf hasta varios metros de ancho.
El brillo aparece en el aire durante un segundo y decenas de segundos. Hay una serie de informes de tales resplandores que hieren o incluso matan a personas y encienden edificios.
En una carta al Daily Mail en 1936, por ejemplo, un lector describió cómo vio una «gran bola roja al rojo que bajaba del cielo».
«Golpeó nuestra casa, cortó los cables del teléfono, quemó el marco de la ventana y luego se enterró en una bañera de agua que estaba debajo», dice la carta.
El resplandor misterioso parecido a una esfera creado por una centella (en la imagen) finalmente ha sido explicado por los científicos
Investigadores de la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China, han propuesto que el brillo brillante de las centellas se crea cuando las microondas quedan atrapadas dentro de una burbuja de plasma.
«En la punta de un rayo que llega al suelo, se puede producir un manojo de electrones relativista, que a su vez excita una intensa radiación de microondas», dijeron los científicos en un artículo de investigación publicado en Scientific Reports.
«Este último ioniza el aire local y la presión de radiación evacua el plasma resultante, formando una burbuja esférica de plasma que atrapa la radiación de manera estable».
Las microondas atrapadas en el interior continúan generando plasma por un momento para mantener los brillantes destellos que se ven durante las centellas, agregaron.
La bola de fuego eventualmente se desvanece a medida que la radiación contenida en la burbuja comienza a disiparse, y cuando las microondas se filtran, las bolas de luz pueden explotar dramáticamente.
Según los investigadores, la estructura anudada creada por los giros de los átomos crea un campo magnético artificial anudado.
Y, esto coincide con el de la centella.
«Se necesita más investigación para saber si también es posible crear una centella con un método de este tipo», dijo Möttönen.
«Nuevos estudios podrían llevar a encontrar una solución para mantener el plasma unido de manera eficiente y permitir reactores de fusión más estables de lo que tenemos ahora».
Lee mas:
Relativistic-microwave theory of ball lightning | Scientific Reports