02/07/2021
179 vistes
4 m’agrada
Mentre Europa celebra els 20 anys d’astronautes de l’ESA a l’Estació Espacial Internacional, un experiment rus-europeu ha estat funcionant tranquil·lament al centre d’investigació ingràvida durant tant de temps: el conjunt d’investigacions sobre ciències fonamentals Plasma Kristall (PK).
El plasma Kristall pren un plasma i injecta partícules fines de pols en la ingravidesa, convertint la pols en partícules molt carregades que interactuen entre elles, rebotant-se mentre la seva càrrega fa que les partícules s’atreguin o es repel·lin. En les condicions adequades, les partícules de pols es poden disposar al llarg del temps per formar estructures organitzades o cristalls de plasma.
Aquestes interaccions i formació d’estructures tridimensionals s’assemblen al funcionament del nostre món a escala atòmica, un món tan petit que no podem veure moure’s ni amb un microscopi electrònic. Afegiu un làser a la barreja i les partícules de pols es poden veure i enregistrar per a la seva observació pels científics de la Terra per obtenir un cim del món fora dels nostres ulls.
Aquests àtoms subrogats són una manera per als investigadors de simular com es formen els materials a escala atòmica i de provar i visualitzar teories. L’experiment no es pot dur a terme a la Terra perquè la gravetat només fa possible recrear-se i enfonsar-se; si voleu veure com es constitueix un cristall, heu d’eliminar la força que tira cap avall: la gravetat.
El 3 de març del 2001 es va activar “PK-3 Plus” al mòdul Zvezda, el primer experiment físic que es va executar a l’Estació Espacial. Liderat pel centre aeroespacial alemany DLR i l’agència espacial russa Roscosmos, l’experiment va ser un èxit i posteriorment va seguir una quarta versió, instal·lada el 2014 al laboratori Columbus de l’ESA, aquesta vegada com a col·laboració ESA-Roscosmos.
Concepcions del planeta
Canviant els paràmetres del PK-4, com ara ajustar el voltatge o utilitzar partícules de pols més grans, els doppelgangers àtoms poden simular diferents interaccions. Fenòmens complexos com les transicions de fase, per exemple, del gas al líquid, els moviments microscòpics, l’aparició de la turbulència i les forces de tall són ben coneguts en física, però no s’entenen del tot a nivell atòmic.
Utilitzant PK-4, investigadors de tot el món poden seguir com es fon un objecte, com es propaguen les ones en els fluids i com canvien els corrents a nivell atòmic.
S’han publicat prop de 100 articles basats en els experiments de Plasma Kristall i el coneixement adquirit ajuda a entendre com també es formen els planetes. Al seu origen, el nostre planeta Terra era probablement dues partícules de pols que es van reunir a l’espai i van créixer i van créixer fins al nostre món. PK-4 pot modelar aquests moments d’origen tal com són durant la concepció dels planetes.
L’enorme quantitat de dades que crea PK-4 és tan gran que no es pot descarregar a través de la xarxa de comunicacions de l’Estació Espacial, de manera que els discs durs s’envien físicament a l’espai i es tornen amb terabytes d’informació. L’experiment es realitza des de Tolosa de Llenguadoc, França, al centre operatiu de l’agència espacial CNES Cadmos.
Astrid Orr, coordinadora de ciències físiques de l’ESA, assenyala que “PK-4 és un gran exemple de ciència fonamental feta a l’estació espacial; a través de la col·laboració internacional i la inversió a llarg termini estem aprenent més sobre el món que ens envolta, tant a escala de minuts com a escala còsmica.
“El coneixement dels experiments de PK es pot aplicar directament a la investigació sobre física de fusió (on cal eliminar la pols) i al processament de xips electrònics, per exemple, en processos de plasma a la indústria dels semiconductors i de les cèl·lules solars. A més, ja s’està aplicant la miniaturització de la tecnologia necessària per desenvolupar Plasma Kristal equip mèdic basat en plasma per a hospitals.
“Els experiments de PK aborden una àmplia gamma de fenòmens físics, de manera que es poden fer descobriments innovadors en qualsevol moment”.
