پلاسما

ما روی جزیره‌ای از مواد معمولی زندگی می‌کنیم. جایی‌که حالت‌های مختلف ماده در آن، عبارتند از جامد، مایع و گاز. ما یادگرفته‌ایم که با استفاده از شکل‌های شناخته‌شده ماده کارکنیم، بازی‌کنیم و استراحت‌کنیم.

آقای ویلیام کروکس، فیزیکدان انگلیسی، در سال 1879 میلادی چهارمین حالت ماده را نیز معرفی نمود. پروژه مطالعاتی فیزیک معاصر چگالی و دمای پلاسما در محدوده‌ای از نسبتا سرد و رقیق ( مانند شفق ) تا خیلی داغ و متراکم ( نظیر هسته یک ستاره ). از لحاظ الکتریکی همه شکل‌های متداول یک ماده یعنی جامد، مایع و گاز خنثی هستند و خیلی سرد یا چگالتر از آنکه به حالت پلاسما درآیند. واژه پلاسما اولین بار توسط دکتر ایروینگ لانگ‌مایر فیزیک‌شیمیدان امریکایی در سال 1929 میلادی به گازهای یونیزه‌شده اتلاق‌شد.

در این شکل شما چهار حالت H2O را مشاهده می‌فرمایید. در تصویر سمت چپ یعنی حالت جامد، دمای ترکیب کمتر از صفر درجه سلسیوس است و مولکول‌هایش در آرایش شبکه‌ای در جایشان مستقر می‌شوند. در تصویر دوم حالت مایع را با گرمایی بین صفر تا 100 درجه سلسیوس، مشاهده می‌فرمایید. مولکولها در این‌حالت آزادانه حرکت می‌کنند. در تصویر سوم، حالت گازی آب یا همان بخار آب با دمای بیش‌از 100درجه سلسیوس، مولکولهایی دارد که همه فضای ظرف را می‌تواند اشغال نماید. اما در شکل چهارم، پلاسما یا گاز یونیزه‌شده که شامل دو یون H+ و دو الکترون با بار منفی‌است، دمایی بیش‌از یکصدهزار درجه سلسیوس دارد . جریان الکتریکی بیش‌از ده‌الکترون‌‌ولت را پدید می‌آورد. یون‌ها و الکترون‌ها به‌صورتی کاملاً آزادانه در فضایی بزرگ پراکنده می‌شود. پلاسما شامل مجموعه‌ای از الکترون‌های آزاد و اتم‌های یونیزه‌شده‌ای که الکترونهایشان را از دست داده‌اند، می‌شود. برای ساخت پلاسما و گرفتن الکترون از اتم‌ها، انرژی مورد نیاز است. این انرژی می‌تواند از منابع گوناگونی تامین گردد: منابع گرمایی، الکتریکی، یا نور ( نور ماوراء بنفش یا نور شدید لیزر مرئی ). با توان ناکافی، پلاسما مجدداً به حالت گاز طبیعی باز می‌گردد. پلاسما توسط میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی می‌تواند شتاب بگیرد و هدایت شود، به‌این‌ترتیب هدایت شده و کنترل می‌گردد. تحقیقات در باره پلاسما، فهم بیشتری در باره جهان هستی به ما می‌دهد. کاربردهای عملی تحقیقات پلاسمایی عبارتند از: تکنیک‌های ساخت جدید، محصولات قابل تجزیه و بازیافت‌پذیر، کشف منابع انرژی عظیم، روشنایی موثرتر، تمیزکردن سطوح و ... .