El plasma, uno de los cuatro estados fundamentales de la materia, al igual que el gas, el plasma no tiene forma o volumen fijo, por lo que generalmente debe contenerse para ser útil, como en los televisores de plasma, por ejemplo.

Pero ahora, por primera vez, los investigadores han encontrado una forma de crear un anillo de plasma estable al aire libre, y piensan que su descubrimiento tiene potencial para el almacenamiento de energía.

Usando un chorro de agua y una placa de cristal, los ingenieros de Caltech descubrieron que podían crear la forma sin ningún contenedor y mantenerla indefinidamente.

«Algunos colegas nos dijeron que esto ni siquiera era posible», dijo el coautor Francisco Pereira del Marine Technology Research Institute en Italia.

«Pero podemos crear un anillo estable y mantenerlo el tiempo que queramos, sin vacío ni campo magnético ni nada».

El equipo probó el experimento usando dos tipos diferentes de placas de cristal, cuarzo y niobato de litio. Ambos inducen algo llamado efecto triboeléctrico: es decir, con suficiente fricción de otro material, se genera una carga eléctrica.

Puede haber experimentado con este efecto en las clases de ciencias en la escuela, frotando una varilla de vidrio con un trozo de seda para generar electricidad estática o frotando un globo contra el cabello.

Se necesita mucha fricción para generar plasma, y ​​para eso está el chorro rápido de agua. Tiene solo 85 micrones de ancho, menos que un cabello humano, y se dispara desde una boquilla especialmente diseñada a una presión de 9,000 libras por pulgada cuadrada (632.7 kilogramos por centímetro cuadrado).

Golpea la placa con una velocidad de impacto de 1,000 pies por segundo (304.8 metros por segundo), alrededor de la misma velocidad, dijeron los investigadores, como una bala de una pistola.

A medida que el agua golpea la placa con carga negativa, crea un flujo suave y uniforme de iones con carga positiva sobre la superficie. En el punto donde el agua golpea la placa, el efecto triboeléctrico provoca un alto flujo de electrones a la superficie, donde ionizan los átomos y las moléculas en el aire.

Esto, a su vez, genera un torus de plasma brillante, que se mantendrá estable mientras el agua continúe fluyendo.

Investigadores de la Universidad de Missouri lograron una hazaña similar en 2013, con un dispositivo que lanza anillos de plasma al aire libre. Sin embargo, esos anillos no eran estables y duraban solo 10 milisegundos.

El equipo de Caltech también notó un efecto secundario inusual: interferencia de radiofrecuencia, que causaba electricidad estática en sus teléfonos celulares.

«Eso nunca se había visto antes. Creemos que es debido a las propiedades piezoeléctricas de los materiales que utilizamos en nuestros experimentos», dijo Pereira.

Aunque ninguna aplicación comercial inmediata parece viable, el equipo ha solicitado una patente. Creen que un anillo de plasma estable al aire libre tiene potencial para el almacenamiento de energía.

Mientras esperamos ese día, podemos disfrutar el vídeo de su experimento (a continuación) y disfrutar del brillo de neón de la ciencia en acción.

El documento científico fue publicado en PNAS.