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Un vórtice supersónico que separa el gas y el vacío sin sólidos creó una relación de presión de 200 en un agujero abierto de 15 mm.
Investigadores de Riken y la Universidad de Tecnología y Ciencia de Nagaoka en Japón aumentaron la relación de presión de la "ventana de vórtice", que divide dos espacios con sólo un vórtice de gas supersónico sin una membrana sólida, hasta un máximo de aproximadamente 200. El orificio de 15 mm de diámetro se deja abierto, permitiendo el paso de haces de luz o partículas.
Esto no significa que exista una conexión directa entre la atmósfera por un lado y un espacio completamente vacío. Aproximadamente 200 es el valor experimental de un dispositivo único de baja presión/bajo flujo, y cuando dos dispositivos se conectan en serie, el valor de aproximadamente 4550 no es un experimento, sino una estimación calculada a partir del rendimiento de un solo dispositivo.
Cómo actúa el gas como ventana
En un vórtice libre, cuanto más cerca esté del centro, más rápido será el flujo y menor será la presión. Los investigadores hicieron girar un chorro de gas supersónico para crear un gradiente de presión entre los lados de alta y baja presión. La ausencia de sólidos evita el problema de que fuertes láseres o rayos de partículas calienten o rompan la ventana.
¿Qué condujiste diferente?
En el método existente, se calculaba que la diferencia de presión ambiental era igual a la diferencia de presión del vórtice ideal, y la relación de presión era de aproximadamente 5. El nuevo método intencionalmente marcó una gran diferencia al presionar más en el lado de alta presión y tirar más en el lado de baja presión. Después, el flujo de gas adaptó por sí mismo su trayectoria y anchura, manteniendo una relación de presión cercana a 70 y alcanzando aproximadamente 200 en condiciones de baja presión.
Cómo distinguir entre 200 y 4550
Aproximadamente 200 es la relación de presión máxima medida por un solo dispositivo en la práctica. El valor de aproximadamente 4550 posible cuando dos dispositivos se colocan en serie es una estimación teórica basada en estas mediciones. Se debe confirmar en el próximo experimento si el flujo permanece estable cuando se conectan varias etapas.
¿Dónde puedo usarlo?
Por ahora, es la tecnología base para hacer que el separador de gas sea más pequeño para usarlo en el acelerador de iones pesados de próxima generación de Riken. Los investigadores también citaron como posibilidades el bloqueo de partículas alrededor de fuentes de luz semiconductoras EUV, equipos de análisis de vacío y dispositivos de experimentos espaciales. Sin embargo, ninguna aplicación ha sido probada en equipos comerciales.
¿Cuál es la próxima confirmación?
Se confirmaron mejoras en la relación de presión no solo en el aire sino también en el argón y el helio, pero se mantuvieron el funcionamiento a largo plazo, la recuperación de gas, la calidad del haz y la estabilidad de la conexión de múltiples etapas. La relación de presión de la etapa real y el tiempo de mantenimiento deben confirmarse en el artículo y en las pruebas de Ricken posteriores. La clave es que el flujo mismo se convirtió en el límite en lugar de construir un muro.
Fuentes primarias y verificación independiente
Review of Scientific Instruments original paper