I blob possono provocare il caos nel plasma necessario per le reazioni di fusione. Questa turbolenza simile a una bolla si gonfia sul bordo dei plasmi di fusione e drena il calore dal bordo, limitare l'efficienza delle reazioni di fusione negli impianti di fusione a forma di ciambella chiamati "tokamak". I ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno ora scoperto una sorprendente correlazione dei blob con le fluttuazioni del campo magnetico che confina le reazioni di fusione che alimentano il plasma nel nucleo del dispositivo.

Nuovo aspetto della comprensione

Ulteriori indagini su questa correlazione e sul suo ruolo nella perdita di calore dai reattori a fusione magnetica aiuteranno a produrre sulla Terra l'energia di fusione che alimenta il sole e le stelle. "Questi risultati aggiungono un nuovo aspetto alla nostra comprensione della perdita di calore del bordo del plasma in un tokamak, " ha detto il fisico Stewart Zweben, autore principale di un articolo in Physics of Plasmas che gli editori hanno selezionato come articolo in primo piano. "Questo lavoro contribuisce anche alla nostra comprensione della fisica dei blob, che può aiutare a prevedere le prestazioni dei reattori a fusione tokamak".

Le reazioni di fusione combinano elementi leggeri sotto forma di plasma:il caldo, stato carico della materia composto da elettroni liberi e nuclei atomici che costituisce il 99 percento dell'universo visibile, per produrre enormi quantità di energia. Gli scienziati stanno cercando di creare e controllare la fusione sulla Terra come fonte di sicurezza, energia pulita e virtualmente illimitata per generare elettricità.

I ricercatori del PPPL hanno scoperto il sorprendente collegamento l'anno scorso quando hanno rianalizzato gli esperimenti effettuati nel 2010 sul National Spherical Torus Experiment (NSTX) di PPPL, il precursore dell'odierno National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U). Le macchie e le fluttuazioni nel campo magnetico, chiamata attività "magnetoidrodinamica (MHD)", si sviluppano in tutti i tokamak e sono stati tradizionalmente considerati indipendenti l'uno dall'altro.

Indizio a sorpresa

Il primo indizio della correlazione è stata la sorprendente regolarità della traiettoria di grandi macchie, che viaggiano all'incirca alla velocità di un proiettile di fucile, negli esperimenti analizzati nel 2015 e nel 2016. Tali macchie normalmente si muovono in modo casuale in quello che viene chiamato "strato raschiante" sul bordo del plasma tokamak, ma in alcuni casi tutte le grosse macchie si spostavano quasi con lo stesso angolo e con la stessa velocità. Inoltre, il tempo tra l'apparizione di ogni grande macchia sul bordo del plasma era quasi sempre lo stesso, virtualmente coincidente con la frequenza dell'attività MHD dominante nel bordo del plasma.

I ricercatori hanno quindi tracciato i segnali diagnostici dei blob e l'attività MHD in relazione l'uno con l'altro per misurare quello che viene chiamato "coefficiente di correlazione incrociata, " che hanno usato per valutare una serie di esperimenti NSTX del 2010. È stato riscontrato che circa il 10% di questi esperimenti mostra una correlazione significativa tra le due variabili.

Gli scienziati hanno quindi analizzato diverse possibili cause della correlazione, ma non riusciva a trovare un'unica spiegazione convincente. Per comprendere e controllare questo fenomeno, Zweben ha detto, dovranno essere fatte ulteriori analisi e modelli dei dati, forse da parte dei lettori del Fisica dei Plasmi carta.