Física Atómica, Molecular y del Plasma

Esta es un área integrada por tres investigadores del IFIMAR. Por un lado, el Laboratorio de Descargas Eléctricas y Plasma está gestionado por dos investigadores y dispone de un equipo generador de plasmas densos a partir de descargas eléctricas coaxiales en la modalidad plasma focus (PF) llamado Facilidad GX1 en el marco de la Red Nacional de Plasmas Densos Magnetizados. El plasma así generado es autoconfinado por un campo magnético produciendo emisión de radiaciones y de partículas en el momento del foco. Los rayos X tienen su origen en Bremsstrahlung de electrones contra el fondo de plasma y contra el material del ánodo. En particular, los neutrones emitidos son producidos por reacciones de fusión nuclear si se usa Deuterio como gas de llenado,

El trabajo se centra en caracterizar las descargas a partir de sus parámetros eléctricos y geométricos, además de optimizar la emisión de radiaciones y partículas. Entre las principales aplicaciones se encuentran:

  • Desarrollo de técnicas de detección de substancias hidrogenadas por medio de interrogación con pulsos de neutrones del PF.
  • Desarrollo de radiografías ultrarrápidas y de alta resolución mediante pulsos de rayos X.
  • Desarrollo de técnicas diagnósticas de las descargas PF a partir del procesamiento de las señales eléctricas.

El equipo GX1 consta actualmente de: una fuente de carga de alta tensión ALTATEC, de 0 a 50 kV, 10 mA MAX; un banco formado por dos capacitores MAXWELL (2.2 µF, 50 kV) montados conjuntamente con la llave gaseosa (sparg-gap) en la cámara de descargas, la fuente de trigger y el sistema de vaciado de la cámara de descargas (bomba mecánica de vacío en serie con una difusora de aceite).

Este laboratorio participa activamente en la Red Nacional PLADEMA (Plasmas Densos Magnetizados), en particular del Programa Interinstitucional de Plasmas

Densos (PIPAD) para el período 2010-2018. El PIPAD es un plan estratégico de la CNEA (OEs7.4 M2), que consiste básicamente en “Realizar investigación y desarrollo en energías alternativas, tecnología de hidrógeno y celdas de combustible”. La idea rectora es desarrollar máquinas pequeñas de fusión pulsada para estudios experimentales de plasmas densos y daños en primera pared en confinamiento magnético, así como explorar posibles aplicaciones como fuentes de radiación. Esta colaboración se encuadra dentro del PIPAD y se realiza en cooperación con el proyecto internacional ITER (“International Thermonuclear Experimental Reactor”).

El objetivo principal a largo plazo del PIPAD es la construcción y adquisición de una facilidad PF de alta energía y las técnicas diagnósticas asociadas a esta tecnología. Como no hay en el mundo proveedores de facilidades PF de alta energía, esto implica un proyecto de investigación, desarrollo e ingeniería, que incluye tareas de construcción de módulos de ensayos experimentales, desarrollo de tecnología básica de diagnóstica, realización de ensayos experimentales para la caracterización de regímenes de operación, desarrollo de códigos de diseño validados, instalación de equipamiento e instrumentación específica de plasmas (incluyendo la adquisición de componentes, montaje, calibración, puesta en operación y evaluación de desempeño), diseño conceptual, ingeniería básica de los distintos niveles de energía, y finalmente el diseño, construcción, ensayo, puesta en marcha y operación segura de módulos de
energía creciente. Las metas parciales del PIPAD consisten en la construcción de la facilidad experimental PF en módulos progresivos en cada uno de los laboratorios asociados. Los módulos (facilidades) construidos y en operación son: GN1 (INFIP) (UBA), STAR (INFIP) (UBA), GI1 (UNR), GX1 (UNMDP), GN2 (Centro Atómico Bariloche), STAR (Pladema) (UNCPBA), nFoco-Arg2 (Pladema) (UNCPBA). Para el periodo 2010-2018, y en el marco de esta colaboración se prevé:

  • Pasar a equipos más grandes capaces de producir focos de mayor tamaño, tanto en las propiedades del plasma (densidades y temperaturas) como en el
    incremento de la generación de radiaciones.

  • Upgrading” de los módulos PF a energías de algunas decenas de kJ.

  • Mejoramiento tecnológico de las diagnósticas asociadas a los módulos PF.

  • Desarrollo de aplicaciones de la tecnología de los PF. Esta acción incluye continuar con los desarrollos de técnicas radiográficas, interrogación
    de substancias, y producción de radioisótopos de baja vida media.

En Física Atómica y Molecular teórica (1 investigador) se desarrollan las siguientes líneas de investigación:

  • Estudio de colisiones a energías ultra bajas y su relación con procesos inelásticos de pocos cuerpos como fotoionización y pérdida electrónica de iones negativos y captura electrónica al continuo de átomos neutros. Estudio del comportamiento de reacciones elásticas e inelásticas próximas a su umbral.

  • Estudio de la función de onda de tres cuerpos con interacciones Coulombianas y su aplicación a procesos de ionización de átomos por impacto de electrones y de iones pesados y a procesos de doble fotoionización.

  • Estudio de colisiones materia-antimateria. En especial, cálculos de formación de positronio y de ionización en colisiones de positrones con átomos y aniquilación electrón-positrón.

  • Estudio de la interacción de pulsos de láser cortos e intensos con átomos y moléculas. Cálculos de ionización multifotónica y generación de armónicos altos.

Equipamiento disponible:
Se dispone de 2 PC Core 2 Quad con 2 Gb de RAM y 2 i7 con 4 Gb de RAM.

Vinculaciones:
Se mantienen vinculaciones de trabajo con la División de Colisiones Atómicas del Centro Atómico Bariloche (Raúl O. Barrachina) en colisiones a bajas energías y colisiones materia-antimateria y con el Instituto de Astronomía y Física del Espacio y el Departamento de Física de la Universidad de Buenos Aires (Vladimir D. Rodríguez y Diego Arbó) en interacciones de láser con la materia.