Il fenomeno del vento ionico è noto da secoli:applicando una tensione a una coppia di elettrodi, gli elettroni vengono strappati alle molecole d'aria vicine, e l'aria ionizzata si scontra con molecole d'aria neutre mentre si sposta da un elettrodo all'altro. L'effetto è abbastanza facile da produrre che appare spesso alle fiere della scienza, e potrebbe anche avere un futuro nella propulsione di veicoli spaziali. Però, esattamente ciò che causa il vento ionico è ancora una questione aperta.

In un nuovo articolo pubblicato su Comunicazioni sulla natura , un team di ricercatori della Corea del Sud e della Slovenia ha studiato sperimentalmente come viene causato il vento ionico quando le particelle cariche si scontrano con le particelle neutre. Una delle loro principali scoperte è che gli elettroni, e non solo gli ioni, svolgono un ruolo importante nella generazione del vento ionico, spingendoli a chiamare l'effetto "vento elettrico".

"Generalmente, il vento elettrico è stato chiamato "vento ionico" perché solo gli ioni positivi e negativi sono stati considerati come attori chiave, " coautore Wonho Choe, Professore al Korea Advanced Institute of Science and Technology, detto Phys.org . "Nel nostro studio, però, sia gli elettroni che gli ioni partecipano alla generazione del vento elettrico, a seconda della polarità dell'elettrodo polarizzato. Quindi l'uso della nomenclatura per il 'vento ionico' richiede un nuovo consenso. Usiamo il termine "vento elettrico" invece di "vento ionico, ' poiché la nostra scoperta chiave indica che gli elettroni sono il giocatore principale piuttosto che gli ioni negativi come O ^2- e O ^- durante il periodo di tensione negativa."

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno generato un flusso di elio neutro e un getto di plasma pulsato a varie tensioni. Quindi hanno usato una tecnica chiamata fotografia Schlieren (che è spesso usata per fotografare gli aeroplani in volo) per fotografare i flussi di queste particelle. Controllando la larghezza e l'altezza dell'impulso del getto di plasma, i ricercatori hanno monitorato come questi cambiamenti influenzano il movimento delle particelle e il vento risultante.

Poiché questo è il primo esperimento che mostra chiaramente l'accoppiamento tra particelle neutre e cariche in un plasma, i risultati forniscono una prova diretta di ciò che accade quando gli elettroni e gli ioni spingono via le particelle neutre. Il trasferimento di quantità di moto risultante provoca un trascinamento di particelle cariche, che genera una forza elettroidrodinamica (quella causata da particelle cariche), dando luogo a un vento chiaramente osservabile di particelle cariche.

"Il vento elettrico era precedentemente considerato il risultato del trasferimento di quantità di moto da collisione da particelle cariche accelerate e particelle neutre, sulla base di osservazioni ed esperimenti euristici, "Choe ha detto. "Tuttavia, come menzionato nel nostro documento, non c'erano prove convincenti riguardo al meccanismo principale (la correlazione tra plasma e trasferimento di quantità di moto) per la generazione di vento elettrico, che viene creato durante la "propagazione dello streamer (onda di ionizzazione)" o la "deriva della carica spaziale". I nostri esperimenti modello mostrano chiaramente che il contributo dello streamer al plasma in movimento alla generazione del vento elettrico è trascurabile, e il vento elettrico è causato principalmente dalle cariche spaziali residue dopo la propagazione e il collasso dello streamer di plasma."

I risultati dovrebbero portare a una migliore comprensione delle interazioni tra particelle cariche e neutre in varie situazioni, e ha potenziali applicazioni in aree come l'ingegneria del controllo del flusso.

"I nostri risultati potrebbero avere applicazioni per ridurre la forza di trascinamento su un veicolo, con conseguente riduzione del consumo di carburante e degli ossidi di azoto, che sono un inquinante ambientale e una delle principali fonti di micro polveri, " ha detto Choe. "Può anche ridurre la separazione del flusso sulle pale delle turbine eoliche".

I ricercatori hanno anche in programma di studiare potenziali applicazioni con i plasmi.

"Uno dei recenti argomenti interessanti nella comunità del plasma è il controllo selettivo della produzione chimica da plasmi d'aria a bassa temperatura, " Choe ha detto. "Abbiamo pianificato una ricerca per studiare una correlazione tra i prodotti chimici del plasma e il vento elettrico. Potremmo anche indagare sulla possibile correlazione tra il vento elettrico e la palla al plasma, un fenomeno che può verificarsi quando un fulmine colpisce."

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