Reflexión de Mach y formación de plasma toroidal transitorio de helio

Área de la Ciencia:

• Física de Plasmas
• Dinámica de Fluidos

Sus antecedentes:

• La generación de plasma inducido por láser a presión atmosférica es crucial para diversas aplicaciones.
• Comprender la dinámica de las estructuras de plasma transitorias es clave para controlar su evolución y aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Investigar experimentalmente la formación y evolución del plasma toroidal de helio generado por láser a presión atmosférica.
• Elucidar las dinámicas del flujo de gas y las interacciones de las ondas de choque responsables de la formación y división de la estructura del plasma toroidal.

Principales métodos:

• Imagen de sección transversal reconstruida tomográficamente para visualizar el flujo de gas.
• Imagen de líneas de sombra y una novedosa técnica de imagen con sonda de escaneo láser.
• Modelado termodinámico y experimentos de simetría de flujo deliberadamente rota.

Principales resultados:

• Un núcleo de plasma bilobulado, generado por un solo pulso láser, inicia el proceso.
• La interacción de las ondas de choque generadas forma una reflexión de Mach, impulsando el flujo de gas que da forma al plasma.
• El plasma evoluciona de un disco a un toroide y finalmente se divide en dos anillos paralelos.

Conclusiones:

• El estudio confirma un mecanismo novedoso para la formación de plasma toroidal impulsado por la dinámica de las ondas de choque y el flujo de gas.
• La división observada del plasma toroidal en anillos proporciona información sobre la evolución de la estructura del plasma.
• Los hallazgos son relevantes para la generación de estructuras de plasma toroidal compactas con aplicaciones potenciales en reactores, ignición, medicina y confinamiento.