cercetarea este un proces imprevizibil. Uneori ajungi să faci o descoperire foarte mișto pe care nu o vedeai venind. Am descoperit recent o proprietate fundamentală a sabiilor de lumină (așa este – armele minunate din Star Wars) în timp ce făceam cercetările mele regulate în fizica plasmei. Am descoperit că, deși teoretic este posibil să se construiască o sabie laser, probabil că ar fi cea mai periculoasă armă creată vreodată – atât pentru făptuitor, cât și pentru victimă.

cu Războiul stelelor: The Force Awakens fiind lansat pe DVD după ce am doborât tot felul de recorduri la box office, m-am gândit că este un moment bun pentru a împărtăși știrile.

în ciuda numelui, s-a stabilit în canonul Star Wars că aceste arme antice ale Jedi nu sunt, de fapt, săbii cu laser, ci lame de plasmă. Plasma este adesea cunoscută ca” a patra stare a materiei ” în plus față de solidele, lichidele și gazele cu care suntem cu toții familiarizați aici pe Pământ. Cu toate acestea, plasmele sunt de departe cea mai comună stare a tuturor materiei vizibile din univers (excluzând misterioasa „materie întunecată” sau „energie întunecată”) cuprinzând aproximativ 99%.lucrul care face plasmele diferite de celelalte stări este că ele sunt compuse din particule încărcate electric – electroni liberi (încărcați negativ) și atomi care au pierdut electroni (încărcați pozitiv), în ciuda faptului că nu au o sarcină generală. Orice sarcină electrică în mișcare, cum ar fi cele din interiorul unei plasme, creează câmpuri magnetice și poate fi, de asemenea, manipulată folosind câmpuri magnetice sau electrice – spre deosebire de un gaz neutru.

câmpurile magnetice sunt cheia pentru a conține plasma într-o lamă, ele pot contracara presiunea plasmei fierbinți care încearcă să se extindă în împrejurimile sale. Aceasta este exact una dintre abordările care au fost dezvoltate în încercarea de a valorifica puterea de fuziune nucleară, în care nucleele atomice (atomi care nu au electroni) se ciocnesc pentru a forma un nou nucleu în timp ce eliberează cantități uriașe de energie.

fuziunea necesită temperaturi incredibile, astfel încât nucleii atomici încărcați pozitiv să-și poată depăși tendința de a se respinge reciproc. Creăm aceste plasme fierbinți în reactoare de fuziune în formă de gogoașă („tokamaks”) care folosesc electromagneți puternici în pereții reactorului pentru a menține această plasmă la distanță. Cel mai mare dintre aceste reactoare experimentale va fi ITER (International termonuclear Experimental Reactor), a cărui construcție se va termina în 2019 și care își propune să poată produce în cele din urmă mai multă energie prin fuziune decât este introdusă pentru a crea, susține și controla plasma în sine.

strălucire misterioasă

există două moduri în care plasmele pot emite lumină. Primul este de a fi incredibil de cald. Soarele, de exemplu, este o minge de plasme fierbinți a căror sursă de căldură provine din fuziunea care are loc în miezul său. Toate obiectele fierbinți emit radiații electromagnetice cu lungimi de undă specifice. Culoarea lor percepută depinde numai de temperatura lor, trecând de la roșu pentru temperaturi mai scăzute și albastru pentru temperaturi mai ridicate. Aceasta este probabil sursa strălucirii unei săbii de lumină – dacă doriți o sabie de lumină cu adevărat periculoasă, aveți nevoie de una albastră.

celălalt mod în care plasmele pot străluci este foarte asemănător cu modul în care funcționează un bec fluorescent. Prin rularea unui curent electric printr-o plasmă, electronii se pot ciocni cu atomii încărcați pozitiv (ionii dublați), ceea ce le crește energia. Este similar cu ridicarea unei mingi de pe sol și punerea ei pe unul dintre numeroasele rafturi – acest lucru ridică energia potențială a mingii, prin care rafturile reprezintă nivelurile de energie ale ionilor. Dar natura este în mod inerent leneșă și se va strădui întotdeauna să se întoarcă la cea mai mică stare de energie posibilă. În cele din urmă mingea se va rostogoli de pe raft care se încadrează înapoi la pământ. Ionii fac acest lucru eliberându – și excesul de energie sub formă de lumină-ceea ce ar putea crea strălucirea sabiei luminoase. Această lumină va avea o culoare specifică în funcție de compoziția plasmei.

în timp ce săbiile luminoase par fezabile din punct de vedere fizic, cerințele de putere pentru un astfel de dispozitiv ar fi imense, mai ales având în vedere că trebuie să fie conținute în mânerul mic al sabiei luminoase. Progrese uriașe în tehnologie ar fi necesare pentru a face săbiile luminoase o realitate. Dar există o problemă și mai mare care ar apărea dacă ai avea vreodată un duel cu sabia laser ca în filme.

efecte magnetice puternice

reconectarea magnetică este un proces fundamental de fizică a plasmei care poate apărea atunci când plasmele cu câmpuri magnetice diferite se ciocnesc. Pe măsură ce câmpurile magnetice ale fiecărei plasme se apropie unul de celălalt, întregul model de linii de câmp magnetic se schimbă și totul se realiniază într – o nouă configurație magnetică-eliberând cantități uriașe de energie.

aceasta este ceea ce alimentează în esență aurora sau luminile nordice – energia din vântul solar este eliberată atunci când aceste particule se ciocnesc cu plasma din interiorul câmpului magnetic al Pământului într-un set specific de condiții.

din studiile noastre privind condițiile în care reconectarea poate avea loc în spațiu am reușit să realizez problema luptelor cu sabia laser. Când două lame de plasmă se ciocnesc, este aproape imposibil să se evite reconectarea magnetică, rezultatele fiind o eliberare explozivă a plasmei conținute în ambele sabii. Acest lucru ar însemna că, dacă ai fi într-un duel sabie laser, atât tu cât și adversarul tău ar fi părți ale corpului vaporizat într-o singură ciocnire!

poate că producătorii următoarelor două filme Star Wars ar trebui să facă o notă … apoi, din nou, cine știe cum funcționează cu adevărat „forța”?