Física de Plasmas, Lasers e Fusão Nuclear

O plasma é o estado mais comum da matéria no Universo, representando mais de 99% da matéria visível. Os plasmas estão presentes nos campos magnéticos diminutos que preenchem o espaço, nas magnetosferas de objetos extremos como pulsares ou buracos negros, e estão associados aos maiores aceleradores do Universo, enigmáticas explosões de raios gama e emissões exóticas de ondas de rádio. Os plasmas também são a matéria quente e densa dentro das estrelas; em temperaturas mais baixas, são encontrados em lâmpadas fluorescentes e utilizados na fabricação de dispositivos eletrónicos comuns, e quando criados abaixo de 1K, permitem investigar novos estados da matéria.

Compreender os plasmas permitirá dominar a energia das estrelas na Terra, entender o comportamento das partículas e radiação durante tempestades solares, compreender as comunicações na ionosfera e o efeito protetor da magnetosfera da Terra, e projetar a reentrada de naves espaciais nas atmosferas dos planetas. Controlar os fluxos de partículas e energia em plasmas de baixa temperatura abre caminho para tecnologias disruptivas baseadas na reatividade físico-química deste meio e das superfícies com as quais interage.

O estudo dos plasmas já possibilitou o desenvolvimento de reatores para a síntese e processamento de novos materiais nanoestruturados, a criação de aceleradores de partículas relativísticas e a geração de fontes de raios X ultra-brilhantes. No futuro, ajudará a criar uma atmosfera respirável em Marte e permitirá construir reatores de fusão confinando plasmas com campos magnéticos ou lasers intensos. Pulsos de laser de alta energia e curta duração também podem servir para estudar o comportamento da matéria em regimes não lineares e relativísticos.

Na Área Científica de Plasmas, Lasers e Fusão Nuclear do Departamento de Física do Instituto Superior Técnico, estudamos o fascinante quarto estado da matéria com projetos experimentais, de engenharia, teoria, modelação e simulação, incluindo computação de alto desempenho, em contextos e instalações nacionais e internacionais.

Os membros do corpo docente da nossa área científica estão ativamente envolvidos em programas de educação, investigação e divulgação. A sua atividade é desenvolvida no Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), uma unidade de investigação (UI) do IST avaliada como “Excecional” (2014, a única UI do IST e a única UI em Física a receber esta classificação) e como “Excelente” (2019 e 2021, quando o IPFN renovou o seu contrato de Laboratório Associado da FCT).