Г У нашем свакодневном животу врло је често видети супстанце у такозвана три стања (агрегација или физичко) материје, а то су: чврста, течна и гасна. Међутим, постоји четврто физичко стање материје, то није тако често овде на Земљи, али колико је чудно, верује се да 99% свега што постоји у универзуму налази се у овом четвртом стању, које се назива плазме.
Да би се створила плазма, неопходно је да се материја у гасовитом стању загреје на врло високе температуре, на пример, у језгру звезда, попут нашег Сунца, где постоје одређени делови њихове површине који се налазе приближно 84.000 ° Ц.
У одређеним деловима сунчеве површине плазма је на температури од приближно 84.000 ° Ц
Ова висока температура узрокује распад молекула гаса, формирајући слободне атоме, који заузврат губе и добијају електроне, стварајући јоне. Тако можемо рећи та плазма настаје врућим и густим скупом слободних атома, електрона и јона, у расподели готово неутралне (број позитивних и негативних честица је практично једнак), које имају понашање колективни.
Неки би могли рећи да плазма заправо није четврто стање материје, али пошто је јонизовани гас, она је у гасовитом стању. Тачно је да, као и гасови, плазма нема дефинисан облик и запремину, претпостављајући облик и запремину посуде која је садржи. Међутим, плазма има и друга својства која је заиста разликују од осталих агрегационих стања.
На пример, пошто има наелектрисане честице, плазма је електрични проводник, снажно реагујући на електромагнетна поља и формирајући структуре као што су нити, зраци и двоструки слојеви; ово није случај са гасовима.
Занимљиво је такође да плазма не само да реагује већ и генерише магнетна поља. То је зато што се у њему формира електрична струја, захваљујући њеним слободним електронима, и према Ампереовом закону настаје електромагнетно поље. Електрони се такође крећу кружно у складу са магнетним пољем плазме, а са врло високом температуром, ово кретање може проузроковати емисију електромагнетних таласа. Пример ових изузетно интензивних магнетних поља које можемо да посматрамо је стварање конвекционих стубова топлоте од Сунца, који рађају сунчеве пеге, соларне ветрове итд.
Овде на Земљи плазма се јавља само у посебним ситуацијама. Први пут је то описано у стварању Ампула Цроокес, развио енглески физичар Виллиан Цроокес (1832-1919) 1850-их, такође позван катодна цев. То је стаклена цев, испуњена гасовима под ниским притиском и која има електроде, односно негативни пол (катоду) и позитивни пол (аноду), повезане са генератором.
Не заустављај се сада... После оглашавања има још;)
Када се високи напон примени на гас који се налази у ампули, примећује се стварање зрака који долазе са катоде, који су били названи катодни зраци и стварају зеленкасту флуоресценцију када ударе у стаклени зид ампуле. Дакле, плазма се ствара у Цроокесовој ампули.
Слика Цроокес ампуле 1
Енглески физичар Ј. Ј. Тхомсон (1856-1940) је касније користио ову сијалицу да би открио електрон. О томе погледајте више у тексту Томсонов експеримент са електричним пражњењем. 1928. год. Ирвинг Лангмуир назвао је ове катодне зраке „плазмом“ због способности плазме електричног пражњења да се сама укалупљује у цеви где се генеришу.
Ирвинг Лангмуир је први употребио израз „плазма“
Још један пример појаве плазме овде на Земљи јавља се у реакторе нуклеарне фузије, од којих је најпознатији Токамак, из Принцетона у Сједињеним Државама, који ради на температури од 100 милиона степени Целзијуса, што се постиже контролисаним реакцијама цепања. Плазма је заробљена унутра, где постоји контролисана термонуклеарна фузија лаких изотопа водоника и хелијума, генеришући колосалну количину енергије. Исте те фузијске реакције одвијају се на Сунцу.
Слика унутрашњости реактора типа Токамак кроз који пролази плазма2
У свакодневном животу примере плазме видимо у флуоресцентне лампе и у процесима од стерилизација. плазма лампе, попут приказаног доле, можете купити као сувенир.
У Аустралне и Бореалне ауроре резултат су побуде атома и молекула у атмосфери, када их бомбардују наелектрисане честице избачене са Сунца и скрене геомагнетним пољем, будући да су, према томе, природне плазме.
* Кредити за слике:
[1] Аутор: Д-Куру / Викимедиа Цоммонс, Лиценца: ЦЦ-БИ-СА-3.0-АТ
[2] Аутор: Мике Гарретт/Викимедиа Цоммонс
Јеннифер Фогаца
Дипломирао хемију
