فیزیک پلاسما چیست؟

دید کلی:

می دانیم که برای خواص عمومی ماده سه حالت ((جامد)) ، ((مایع)) و ((گاز)) در نظر گرفته میشود. اما در مباحث علمی معمولا یک حالت چهارم نیز برای ماده فرض میشود. حدوث طبیعی پلاسما در دماهای بالا ، سبب تخصیص عنوان چهارمین حالت ماده به آن شده است. یک نمونه بسیار طبیعی از پلاسما آتش است بنابراین خورشید نمونه ای از ((پلاسمای داغ)) بزرگ است.

تعریف پلاسما:

پلاسما گاز شبه خنثایی از ((ذرات باردار)) و خنثی است که ((رفتار جمعی)) از خود ارائه میدهد. به عبارت دیگر میتوان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شدهای اطلاق میشود که همه یا بخش قابل توجهی از اتمهای آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه شدهای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد، پلاسما گفته میشود.

تعاریف دیگر

پلاسما حالت چهارم ماده پس از حالت های جامد، مایع و گاز است.

پلاسما یک گاز یونی شده ی بسیار سوزان است، گازی چنان سوزان که برخوردهای شدید گرمایی، همه یا بسیاری از اتم های آن را به یون های مثبت و الکترون ها تجزیه کرده است.

پلاسما در واقع همان آتش خالص است زیرا بخشی از یک شعله ی عادی پلاسما و بخش دیگر آن گاز سوزان است.

بیش تر مواد در جهان به صورت پلاسما هستند.

خورشید و همه ی ستارگان کرات عظیمی از پلاسما هستند در حدود ۹۹% جرم کل جهان در این کرات پلاسمایی قرار دارد.

صاعقه، آتش سنت المو ، شفق شمالی و یونوسفر خود نوعی پلاسما هستند.

گاز داخل لوله های مهتابی و تابلوهای نئونی پلاسما است، قوس درخشان دستگاه جوش الکتریکی پلاسما است، آتش خروجی از موشک پلاسما است و کره ی آتشین بمب هسته ای نیز پلاسما است.

پلاسما شامل مخلوطی از یون های مثبت، الکترون ها و اتم های خنثی است.

میزان یون شدگی یک گاز به دما بستگی دارد: اگر دما کم باشد، پلاسما شامل تعداد نسبتا زیادی اتم خنثی است و اگر دما زیاد باشد تقریبا تمامی اتم ها به صورت یون در می آیند.

گاز معمولی نیز مقداری یون و الکترون دارد اما نه به اندازه ای که آن را به پلاسما تبدیل کند. اگر گازی را تا دماهای زیادتر و زیادتر گرم کنیم آن گاز به تدریج به پلاسما تبدیل می گردد

حدود پلاسما:

اغلب گفته میشود که ۹۹% ماده موجود در طبیعت در حالت پلاسماست، یعنی به شکل گاز ((الکتریسته)) داری که اتمهایش به یونهای مثبت و ((الکترون)) منفی تجزیه شده باشد. این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تخمین معقولی است از این واقعیت که فیزیک ستارگان درون ستارگان و جو آنها، ابرهای گازی و اغلب هیدروژن ((فضای بین ستارگان)) بصورت پلاسماست.