مي دانيم كه براي ماده سه حالت جامد، مايع و گاز در نظر گرفته مي شود. اما در مباحث علمي معمولاً يك حالت چهارم نيز براي ماده فرض مي شود. حدوث طبيعي پلاسما در دما هاي بالا، سبب تخصيص عنوان چهارمين حالت ماده به آن شده است. يك نمونه بسيار طبيعي از پلاسما آتش است بنابراين خورشيد نمونه اي از پلاسماي داغ بزرگ است.

تعريف پلاسما
پلاسما گاز شبه خنثايي از ذرات باردار و خنثي است كه رفتار جمعي از خود ارائه مي دهد. به عبارت ديگر مي توان گفت كه واژه پلاسما به گاز يونيزه شده اي اطلاق مي شود كه همه يا بخش قابل توجهي از اتم هاي آن يك يا چند الكترون از دست داده و به يون هاي مثبت تبديل شده باشند. يا به گاز به شدت يونيزه شده اي كه تعداد الكترون هاي آزاد آن تقريبا برابر با تعداد يون هاي مثبت آن باشد، پلاسما گفته مي شود.

حدود پلاسما
اغلب گفته مي شود كه 99 درصد ماده موجود در طبيعت در حالت پلاسما است. يعني به شكل گاز الكتريسيته داراي كه اتم هايش به يون هاي مثبت و الكترون منفي تجزيه شده باشند. اين تخمين هرچند ممكن است خيلي دقيق نباشد ولي تخمين معقولي است از اين واقعيت كه در درون ستارگان و جو آن ها ابرهاي گازي و اغلب هيدروژني فضاي بين ستارگان به صورت پلاسماست. در نزديكي خود ما وقتي كه جو زمين را ترك مي كنيم بلافاصله با پلاسما يي مواجه مي شويم كه شامل كمربندهاي تشعشعي وان آلن و بادهاي خورشيدي است. در زندگي روزمره نيز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه مي شويم: جرقه، رعد و برق، تابش ملايم شفق قطبي، گازهاي داخل يك چراغ فلوروسانس يا چراغ نئون و يونيزاسيون مختصري كه در گازهاي خروجي يك موشك ديده مي شود. بنابراين مي توان گفت كه ما در يك درصدي از عالم زندگي مي كنيم كه در آن پلاسما به طور طبيعي يافت نمي شود.

آيا كلمه پلاسما يك كلمه با مسما است؟
كلمه پلاسما ظاهراً بي مسما به نظر مي رسد اين كلمه از يك لغت يوناني آمده است كه هرچيز به قالب ريخته شده يا ساخته شده را گويند. پلاسما به علت رفتار جمعي كه از خودشان نشان مي دهد گرايش متاثر شده در اثر عوامل خارجي ندارد و اغلب طوري عمل مي كند كه گويا داراي رفتار مخصوص به خود است.

حفاظ دباي
يكي از مشخصات اساسي رفتار پلاسما توانايي آن براي ايجاد حفاظ در مقابل پتانسيل هاي الكتريكي است كه به آن اعمال مي شود . فرض كنيم بخواهيم با وارد كردن دو گلوله بارداري كه به يك باتري وصل شده اند يك ميدان الكتريكي داخل پلاسما به وجود آوريم اين گلوله ها ذرات باردار مخالف خودرا جذب مي كنند. و تقريباً بلافاصله ابري از يون هاي اطراف گلوله منفي و ابري اطراف گلوله مثبت را فرا مي گيرند. اگر پلاسما سرد باشد و هيچگونه حركت حرارتي وجود نداشته باشد تعداد بار ابر برابر بار گلوله مي شود در اين صورت عمل حفاظ كامل مي شود و هيچ ميدان الكتريك در حجم پلاسما در خارج از ناحيه ابرها وجود نخواهد داشت اين حفاظ را اصطلاحاً حفاظ دباي مي گويند.

معيار هاي پلاسما
طول موج دباي (لاندادي) بايد خيلي كوچكتر از ابعدا پلاسما (L) باشد تعداد ذرات موجود در يك كره دباي (MD) بايد خيلي بزرگتر باشد. حاصلضرب بسامد نوسانات نوعي پلاسما (W) در زمان متوسط بين برخورد هاي انجام شده با اتم هاي خنثي (t) بايد بزرگتر از يك باشد.

كاربردهاي فيزيك پلاسما
-تخليه هاي گازي: قديم ترين كار با پلاسما مربوط به لانگمير، تانكس و همكاران آن در سال 1920 مي شود . تحقيقات در اين مورد از نيازي سرچشمه مي گرفت كه براي توسعه لوله هاي خلائي كه بتوانند جريان هاي قوي را حمل كنند و درنتيجه مي بايست از گاز هاي يونيزه پرشوند احساس مي شد.
-همجوشي گرما هسته اي تنظيم شده: فيزيك پلاسماي جديد از حدود 1952 كه در آن ساختن راكتوري بر اساس تنظيم همجوشي بمب هيدروژني پيشنهاد شد آغاز مي شود.
-فيزيك فضا: كاربرد مهم ديگر فيزيك پلاسما مطالعه فضاي اطراف زمين است كه جريان هاي پيوست هاي از ذرات باردار كه باد خورشيدي خوانده مي شود مگنتوسفر زمين برخورد مي كند درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند كه مي توانند در حالت پلاسما باشند.
-تبديل انرژي مگنتو هيدروديناميك (MHD) و پيش رانش يوني: دو كاربرد عملي فيزيك پلاسما در تبديل انرژي مگنتو هيدروديناميك، از يك فواره غليظ پلاسما كه به داخل يك ميدان مغناطيسي پيش رانده مي شود مي باشد.
-پلاسماي حالت جامد: الكترون هاي آزاد و حفره ها در نيمه رساناها، پلاسمايي را تشكيل مي دهند كه همان نوع نوسانات و ناپايداري هاي يك پلاسماي گازي را عرضه مي دارد.
-ليزرهاي گازي: عاديترين پمپاژ (تلمبه كردن) يك ليزر گازي، يعني وارونه كردن جمعيت حالاتي كه منجر به تقويت نور مي شود، استفاده ازتخليه گازي است.

شايان ذكر است كه كاربردهاي ديگري مانند چاقوي پلاسما، تلويزيون پلاسما، تفنگ الكتروني، چراغ پلاسما و غيره نيز وجود دارد كه در اين جا فقط كاربردهاي پلاسما در حالت كلي بيان شده است.

 

نقل از :دانشمند، س44 ش511 ص28