Aunque el plasma es el estado más común de la materia en el universo, no recibe tanto amor como sus contrapartes gaseosas, sólidas y líquidas. Para la mayoría de nosotros, los plasmas parecen algo exótico y reservado para el espacio: brebajes calientes de partículas cargadas positiva y negativamente. Un equipo de físicos de la Universidad de Hamburgo no estaría de acuerdo. En un nuevo estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza en enero, crearon un plasma de una densidad sin precedentes a partir de unos pocos miles de átomos extremadamente fríos al golpearlos con luz láser durante solo una cuadrillonésima de segundo.
Un plasma es como un gas que se volvió lo suficientemente enérgico como para que sus átomos se desintegraran ligeramente. Todos los átomos de un plasma han perdido algunos de sus electrones. Se convirtieron en iones con carga positiva, pero todavía están colgando con los electrones que se les escaparon. Estas mezclas de iones y electrones se crean en entornos extremos. El interior del sol es un plasma, al igual que el interior de las estrellas enanas blancas y los planetas gigantes gaseosos y los relámpagos. En todos los casos, la energía térmica o eléctrica convierte un gas de átomos neutros de buen comportamiento en un plasma ardiente. Un plasma como el creado por el equipo de Hamburgo pronto podría servir como emulador para estos sistemas astronómicos que son difíciles de estudiar de otra manera.
Los físicos han estado creando plasmas ultrafríos desde finales de la década de 1990, pero el nuevo plasma se destaca porque es aproximadamente un millón de veces más denso que cualquiera de sus predecesores ultrafríos. “Es un régimen completamente nuevo”, dice Philipp Wessels-Staarmann, físico de la Universidad de Hamburgo y colíder del equipo. "Nada que fuera posible [in the lab] antes de."
Los físicos utilizaron átomos de rubidio que se habían enfriado a temperaturas de una millonésima de grado Kelvin por encima del cero absoluto como punto de partida para su plasma, una temperatura extremadamente fría en lugar de la extremadamente caliente dentro del sol. Utilizaron láseres e imanes para atrapar los átomos en su lugar y reducir tanto sus energías que se quedaron prácticamente quietos en lugar de moverse en su lugar como lo hacen los átomos a temperatura ambiente. Luego los golpearon con un enérgico estallido de luz que duró solo una millonésima de mil millonésima de segundo y arrancó todos sus electrones. Instantáneamente, el sistema se convirtió en un plasma denso. En una máquina lo suficientemente pequeña como para caber en una habitación, ahora tenían un análogo del interior de una estrella más pequeño que el diámetro de un cabello humano. No se puede experimentar directamente con estrellas reales, pero este sistema estaba completamente a su disposición.
Pero, ¿cómo puede un plasma ultrafrío decirnos algo sobre las estrellas súper calientes? Thomas Killian, un físico de plasma ultrafrío de la Universidad de Rice que no formó parte del estudio, dice que, por ejemplo, para estudiar cómo se transporta el calor o la masa de un lugar a otro dentro de una enana blanca, los físicos pueden utilizar un laboratorio de plasma ultrafrío. experimentos como punto de referencia. "Si podemos medir las tasas de transporte en estos experimentos, realmente pone a prueba exactamente las mismas teorías", señala.
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