Plasma er en sagen hvor er gas fase aktiveres indtil atomisk elektroner er ikke længere forbundet med noget bestemt atom kerne. Plasmer består af positivt ladede ioner og ubundne elektroner. Plasma kan produceres ved enten at opvarme en gas, indtil den er ioniseret, eller ved at udsætte den for et stærkt elektromagnetisk felt.
Udtrykket plasma kommer fra et græsk ord, der betyder gelé eller formbart materiale. Ordet blev introduceret i 1920'erne af kemiker Irving Langmuir.
Plasma betragtes som en af de fire grundlæggende tilstande af stoffet sammen med faste stoffer, væsker og gasser. Mens de andre tre tilstande ofte findes i dagligdagen, er plasma relativt sjældent.
Eksempler på plasma
Plasmakuglelegetøjet er en typisk eksempel på plasma og hvordan det opfører sig. Plasma findes også i neonlys, plasmaskærme, lysbuesvejsebrændere og Tesla-spoler. Naturlige eksempler på plasma inkluderer lynet aurora, ionosfæren, St. Elmos ild og elektriske gnister. Selvom det ikke ofte ses på Jorden, er plasma den mest rigelige form for stof i universet (ekskl. Måske mørk stof). Stjernerne, det indre af solen, solvinden og solkoronaen består af fuldt ioniseret plasma. Det interstellære medium og det intergalaktiske medium indeholder også plasma.
Egenskaber ved plasma
På en måde er plasma ligesom en gas, idet det antager formen og volumen på dens beholder. Imidlertid er plasma ikke så frit som gas, fordi dets partikler er elektrisk ladet. Modsatte ladninger tiltrækker hinanden, hvilket ofte får plasma til at opretholde en generel form eller flow. De ladede partikler betyder også plasma kan være formet eller indeholdt af elektriske og magnetiske felter. Plasma er generelt ved et meget lavere tryk end en gas.
Typer af plasma
Plasma er resultatet af ioniseringen af atomer. Fordi det er muligt for enten alle eller en del atomer at blive ioniseret, er der forskellige grader af ionisering. Niveauet for ionisering styres hovedsageligt af temperaturen, hvor stigning i temperaturen øger graden af ionisering. Materiale, hvor kun 1% af partiklerne er ioniseret, kan vise egenskaber ved plasma, men alligevel ikke være plasma.
Plasma kan kategoriseres som "varmt" eller "fuldstændigt ioniseret", hvis næsten alle partikler er ioniseret, eller "kolde" eller "ufuldstændigt ioniserede", hvis en lille fraktion af molekyler ioniseres. Bemærk temperaturen på koldt plasma kan stadig være utroligt varmt (tusinder af grader celsius)!
En anden måde at kategorisere plasma er som termisk eller ikke-termisk. I termisk plasma er elektronerne og tungere partikler i termisk ligevægt eller ved den samme temperatur. I ikke-termisk plasma har elektronerne en meget højere temperatur end ioner og neutrale partikler (som kan være ved stuetemperatur).
Opdagelse af plasma
Den første videnskabelige beskrivelse af plasma blev lavet af Sir William Crookes i 1879 under henvisning til hvad han kaldte "strålende stof" i et Crookes katodestrålerør. Britisk fysiker Sir J.J. Thomsons eksperimenter med et katodestrålerør førte ham til at foreslå en atommodel, hvor atomer bestod af positive (protoner) og negativt ladede subatomære partikler. I 1928 gav Langmuir navnet på materien.