El problema de usar campos magnéticos para contener plasma es que las partículas cargadas se mueven en ángulo recto con respecto al campo que estás aplicando. Esto hace que sea extremadamente difícil contenerlos. Los reactores Tokamak lo manejan manteniendo el plasma en un bucle de modo que cuando las partículas se mueven en ángulo recto con respecto al campo simplemente dan la vuelta al bucle, pero aun así los Tokamac actuales no pueden retener el plasma por mucho tiempo.

No puedo pensar en ninguna forma de restringir un plasma en algo parecido a una cuchilla (¿sable de luz?), Y para ser honesto, si tuviera tanto poder disponible, sería mejor usarlo en un arma de proyectiles. Los proyectiles pueden no ser tan sexys como las armas de plasma, pero son una forma extremadamente eficiente de transferir energía al objetivo.

Aquí, estás hablando de una "cuchilla de plasma". Posiblemente algo que podrías ver fuera de un recipiente de vacío presurizado.

Tal vez conozca las "antorchas de plasma": generalmente plasmas acoplados inductivamente ( http://en.wikipedia.org/wiki/Inductively_coupled_plasma ). Estos son motores, que calentarán el plasma hasta que la temperatura del gas suba junto con la temperatura de los electrones, hasta varios miles de °K. Mientras ionizan el gas (creando plasma) y lo calientan, estas máquinas usan un fuerte flujo continuo de gas para evitar que el motor se queme. La energía se suministra a través de bobinas situadas alrededor del chorro, mediante microondas. Este tipo de motor se utiliza para cortar placas gruesas (varios centímetros) de cualquier metal, debido a su temperatura muy alta y potencia de calor escalable. Sin embargo, consume megavatios fácilmente cuando está en funcionamiento.

La razón por la que volvemos a su pregunta es que ese tipo de plasma tiene una vida muy corta, unas pocas décimas de centímetros después de haber sido creado, el plasma se desvanece (los electrones se recombinan rápidamente con los iones), dejando solo calor en el gas. Lo que le da a este plasma la apariencia de una cuchilla, como la llama azul afilada de un quemador de gas.

Ahora, la cuestión de crear un plasma atrapado por un campo magnético siempre está sujeta a los caminos libres medios de las partículas y la capacidad del campo para contener incluso partículas que tenderían a escapar del campo, a través de múltiples colisiones. Para simplificar, una partícula cargada realiza un movimiento circular alrededor de las líneas de flujo magnético. Su movimiento paralelo a las líneas sólo se ve afectado por un aumento en el valor del campo magnético, ya que esto provocaría que las líneas de flujo magnético se acerquen. Cuando esto sucede, la partícula se refleja. Esta configuración ocurre en la magnetosfera, el plasma alrededor de la tierra atrapado dentro del campo magnético de la Tierra, precisamente en el cinturón de radiación de Van Allen ( http://en.wikipedia.org/wiki/Van_Allen_radiation_belt). Este es también el principio de los primeros esquemas de trampas magnéticas, llamados "espejos magnéticos" (Wikipedia: espejo magnético).

Esta aproximación funciona bien para plasmas muy diluidos, a presiones de gas muy bajas. De hecho, cuando aumenta la presión, las partículas sufren cada vez más colisiones en su movimiento alrededor de las líneas de flujo magnético, y cada colisión las hace "saltar" de un "círculo" a otro, haciendo que se difundan perpendicularmente al campo magnético, un cosa que era imposible sin colisiones debido a la propiedad restrictiva del campo magnético. Sin embargo, esta propiedad del campo magnético se utiliza en Tokamaks para buscar fusión controlada, Y en reactores de pulverización catódica magnetrónica, donde, aunque los electrones no están completamente confinados, su densidad en la región de contención sigue siendo varios órdenes de magnitud mayor que fuera de ella. región.

Para dar una respuesta posiblemente final, básicamente cuando aumenta la presión, reduce el camino libre medio de los átomos en el gas (menos de 100 nm en el aire a presión atmosférica), y también el camino libre inelástico neutro de electrones medio (depende de la energía de los electrones, típicamente algunas micras), que son los parámetros característicos del plasma. Esto hará que su plasma sea muy pequeño, de ahí el tamaño de las chispas en un encendedor eléctrico. Ahora bien, el problema es que cuando las partículas están confinadas por un campo magnético, giran en un radio característico igual al giroradio (Wikipedia: Gyroradius) de ese par campo magnético/partícula. A menos que tenga campos magnéticos tremendamente altos, o velocidades increíblemente pequeñas (no es nuestro caso ya que, para encender un plasma, los electrones necesitan velocidad, o se recombinan rápido), este radio de giro será mucho más que micras.

Tenga en cuenta que en las aplicaciones actuales de plasmas, esta recombinación rápida no siempre es el caso: por lo tanto, el chorro de plasma a presión atmosférica, que no es una "antorcha de plasma", porque es un plasma bitemperatura, sin equilibrio, con temperatura de gas fría. . Este plasma consume mucha menos energía que las antorchas de plasma, y ​​tiene una vida útil de plasma comprobada lo suficientemente alta como para observar "bolas" de plasma, a la deriva junto con el flujo de gas (flujo mecánico simple), hasta unas pocas décimas de centímetros (no tiene el enlace al artículo en cuestión). Estas "bolas" de plasma son en su mayoría ricas en radicales, es decir, especies creadas por el plasma que "no deberían existir" en el gas neutro porque tienen vidas muy cortas. Estos radicales juegan un papel clave en la química del plasma, por lo que utilizamos este tipo de "chorros de plasma frío":

Ok, detengo aquí el discurso, solo para que sepa que no, no hay una "cuchilla de plasma a presión atmosférica que pueda ser confinada de manera eficiente por campos magnéticos", pero que hay muchos otros tipos de plasma que lo harían. acercarse, de varias maneras, al objeto "genial" que probablemente tenía en mente :-)