En nuestra vida diaria, es muy común ver sustancias en los llamados tres estados (agregación o físico) de la materia, que son: sólido, líquido y gas. Sin embargo, hay una cuarto estado físico de la materia, que no es tan común aquí en la Tierra, pero curiosamente, se cree que 99% de todo lo que existe en el universo está en este cuarto estado, llamado el plasma.
Para formar el plasma, es necesario que la materia en estado gaseoso se caliente a temperaturas muy altas, como sucede, por ejemplo, en el núcleo de estrellas, como nuestro Sol, donde hay ciertas regiones de su superficie que se encuentran en aproximadamente 84.000 ° C.
El plasma se encuentra a una temperatura de aproximadamente 84.000 ° C en determinadas regiones de la superficie del sol.
Esta alta temperatura hace que las moléculas de gas se rompan, formando átomos libres que, a su vez, pierden y ganan electrones, generando iones. Entonces podemos decir que el plasma está formado por un conjunto denso y caliente de átomos, electrones e iones libres, en una distribución casi neutrales (el número de partículas positivas y negativas es prácticamente igual), que tienen comportamiento colectivo.
Algunos podrían decir que el plasma no es en realidad un cuarto estado de la materia, pero como es un gas ionizado, está en estado gaseoso. Es muy cierto que, al igual que los gases, el plasma no tiene forma y volumen definidos, asumiendo la forma y el volumen del recipiente que lo contiene. Sin embargo, el plasma tiene otras propiedades que realmente lo distinguen de otros estados de agregación.
Por ejemplo, dado que tiene partículas cargadas, el plasma es un Conductor electrico, respondiendo fuertemente a los campos electromagnéticos y formando estructuras como filamentos, rayos y capas dobles; este no es el caso de los gases.
También es interesante que el plasma no solo reacciona, sino que también genera campos magnéticos. Esto se debe a que en su interior se forma una corriente eléctrica, gracias a sus electrones libres, y, según la Ley de Ampere, se forma un campo electromagnético. Los electrones también se mueven de forma circular según el campo magnético del plasma, y con la temperatura muy alta, este movimiento puede provocar la emisión de ondas electromagnéticas. Un ejemplo de estos campos magnéticos extremadamente intensos que podemos observar es la formación de columnas de convección de calor del Sol, que dan lugar a manchas solares, vientos solares, etc.
Aquí en la Tierra, el plasma solo ocurre en situaciones especiales. La primera vez que se describió fue en la creación del Ampolla de Crookes, desarrollado por el físico inglés Willian Crookes (1832-1919) en la década de 1850, también llamado tubo de rayos catódicos. Es un tubo de vidrio, lleno de gases a baja presión, y que tiene electrodos, es decir, un polo negativo (cátodo) y un polo positivo (ánodo), conectados a un generador.
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Cuando se aplica un alto voltaje al gas contenido en la ampolla, se observa la formación de rayos provenientes del cátodo, los cuales fueron denominados rayos catódicos y producen una fluorescencia verdosa cuando golpean la pared de vidrio de la ampolla. Por tanto, el plasma se genera en la ampolla de Crookes.
Imagen de ampolla de Crookes 1
El físico inglés J. J. Thomson (1856-1940) utilizó más tarde esta bombilla para descubrir el electrón. Ver más sobre esto en el texto. El experimento de Thomson con descargas eléctricas. En 1928, Irving Langmuir a estos rayos catódicos los llamó "plasma" debido a la capacidad del plasma de las descargas eléctricas de moldearse en los tubos donde se generan.
Irving Langmuir fue el primero en utilizar el término "plasma"
Otro ejemplo de la ocurrencia de plasma aquí en la Tierra ocurre en el reactores de fusión nuclear, el más conocido de los cuales es el Tokamak, de Princeton, Estados Unidos, que trabaja a una temperatura de 100 millones de grados centígrados, lo que se logra mediante reacciones de fisión controladas. El plasma queda atrapado en el interior, donde se controla la fusión termonuclear de isótopos ligeros de hidrógeno y helio, generando una cantidad colosal de energía. Estas mismas reacciones de fusión tienen lugar en el Sol.
Imagen del interior de un reactor tipo Tokamak, por el que pasa el plasma2
En la vida cotidiana, vemos un ejemplo de plasma en el lámparas fluorescentes y en procesos de esterilización. lámparas de plasma, como el que se muestra a continuación, se puede comprar como recuerdo.
A Auroras australes y boreales son el resultado de la excitación de átomos y moléculas en la atmósfera, al ser bombardeados por partículas cargadas expulsadas del Sol y desviadas por el campo geomagnético, siendo, por tanto, plasmas naturales.
* Créditos de imagen:
[1] Autor: D-Kuru / Wikimedia Commons, Licencia: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Autor: Mike Garrett/Wikimedia Commons
Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química
