Allumage des Plasmas en liquide
Des physiciens de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) ont pris des photos étonnantes qui permettent de vérifier et de suivre en temps réel le processus d’allumage du plasma sous l’eau. Le Dr Katharina Grosse a fourni les premières collections d’informations avec une résolution temporelle ultra-élevée, soutenant une nouvelle théorie sur l’allumage de ces plasmas : il n’y a presque pas assez de temps pour créer un gaz dans le cadre de la variété nanoseconde. Les électrons générés par les effets de champ provoquent la prolifération du plasma. Le plasma nanoseconde se déclenche directement dans le liquide, quelle que soit la polarité de la tension. Le dossier du Collaborative Study Center 1316, « Short-term Air Pressure Plasmas : from Plasma to Fluids to Solids », a été publié dans le Journal of Applied Physics et Rubin, la publication de recherche scientifique de Snag.
Rendre la croissance du plasma perceptible
Afin d’examiner à quel point le plasma s’enflamme sur de courtes périodes et exactement comment cet allumage fonctionne dans le liquide, le physicien Grosse utilise une haute tension pendant dix fractions de seconde sur une électrode fine comme un cheveu immergée dans l’eau. La zone électrique solide ainsi créée déclenche l’allumage du plasma. En utilisant la spectroscopie optique à grande vitesse et la modélisation de la dynamique des fluides, le chercheur basé à Bochum peut prédire la puissance, la pression et le niveau de température dans ces plasmas sous-marins. Elle élucide ainsi la procédure d’allumage ainsi que le développement du plasma dans le réseau nanoseconde.
Selon ses observations, les problèmes dans l’eau étaient graves au moment de l’allumage. Pendant une courte période, une contrainte de plusieurs milliers de bars est créée, ce qui équivaut et même dépasse la pression au point le plus interne de la mer du Pacifique et plusieurs milliers de niveaux comparables au niveau de température de surface de la lumière du soleil.
Impacts de tunnel sous l’eau
Les dimensions remettent en cause le concept répandu. Jusqu’à présent, il a été supposé qu’une distinction de pression défavorable élevée se produit à la pointe de l’électrode, ce qui entraîne très peu de fractures dans le liquide avec des développements de l’ordre du nanomètre, dans lesquels le plasma peut se produire après cette propagation. « On supposait qu’une avalanche d’électrons se formait dans les fissures sous-marines, rendant possible l’allumage du plasma », déclare Achim von Keudell, titulaire de la chaire de physique spéculative II. Néanmoins, les photos prises par le groupe d’étude de recherche basé à Bochum recommandent que le plasma soit “enflammé dans votre zone dans le liquide”, précise Grosse.
Dans sa tentative de clarifier ce phénomène, le physicien utilise le résultat du tunnel de mécanique quantique. Cela définit la vérité selon laquelle les bits peuvent surmonter un obstacle puissant qu’ils ne devraient pas avoir la capacité de franchir selon les règles de la physique traditionnelle, car ils n’ont pas assez de puissance pour le faire. “Si vous considérez les enregistrements de l’allumage du plasma, tout suggère que les électrons privés traversent la barrière énergétique des particules d’eau jusqu’à l’électrode, où ils remuent le plasma localement, exactement là où le champ électrique est le plus élevé”, explique Grosse. Cette théorie a beaucoup de sens et fait l’objet de nombreuses discussions parmi les experts.
L’eau est divisée en ses éléments
La procédure d’allumage sous l’eau est aussi fascinante que les résultats de la réaction chimique le garantissent pour des applications pratiques. Les spectres d’échappement montrent qu’à des impulsions nanosecondes, les molécules d’eau n’ont plus la possibilité de compenser la pression du plasma. L’inflammation du plasma les décompose en leurs éléments, à savoir l’hydrogène et l’oxygène atomiques. Ce dernier réagit commodément avec les surfaces. Et aussi, c’est précisément là que réside la formidable prospective, décrit le physicien Grosse : « L’oxygène libéré peut réoxyder les surfaces catalytiques dans les cellules électrochimiques afin qu’elles soient restaurées et développent à nouveau leur tâche catalytique.
Référence: K. Grosse et al, Ignition and propagation of nanosecond pulsed plasmas in distilled water—Negative vs positive polarity applied to a pin electrode, Journal of Applied Physics (2021). DOI: 10.1063/5.0045697
