Любой, кто изучал начальную науку в начальной школе, вспоминает урок о трех состояниях материи, верно? Это было то, где нам сказали, что материя существует в трех основных формах: жидкость, твердое вещество и газ. Это работает для периодической таблицы элементов и может быть расширено для включения практически любого соединения. За исключением, может быть, взбитых сливок (это проклятое соединение продолжает игнорировать попытки классификации!) Но что, если для материи существует четвертое состояние? Это происходит, когда состояние вещества, подобное газу, содержит большую часть ионизированных частиц и генерирует собственное магнитное поле. Он называется плазмой, и это просто самый распространенный тип материи, включающий более девяноста девяти процентов вещества в видимой вселенной и пронизывающий солнечную систему, межзвездную и межгалактическую среду.
Основная предпосылка, лежащая в основе плазмы, заключается в том, что нагревание газа диссоциирует его молекулярные связи, превращая его в составляющие атомы. Дальнейшее нагревание приводит к ионизации (потере электронов), которая превращает его в плазму. Следовательно, эта плазма определяется наличием заряженных частиц, как положительных ионов, так и отрицательных электронов. Присутствие большого количества заряженных частиц делает плазму электропроводной, так что она сильно реагирует на электромагнитные поля. Таким образом, плазма обладает свойствами, совершенно отличными от свойств твердых тел, жидкостей или газов, и считается отличным состоянием вещества. Подобно газу, плазма не имеет определенной формы или определенного объема, если она не заключена в контейнер. Но в отличие от газа, под воздействием магнитного поля он может образовывать такие структуры, как нити, балки и двойные слои. Именно по этой причине плазма используется в конструкции электроники, такой как плазменные телевизоры и неоновые вывески.
Существование плазмы было впервые обнаружено сэром Уильямом Круксом в 1879 году с использованием сборки, которая сегодня известна как «трубка Крукса», экспериментальной электрической разрядной трубки, в которой воздух ионизируется путем подачи высокого напряжения через катушку напряжения. В то время он назвал его «сияющим веществом» из-за его светового качества. Сэр Дж.Дж. Томсон, британский физик, определил природу этого вопроса в 1897 году благодаря открытию электронов и многочисленным экспериментам с использованием электронно-лучевых трубок. Однако только в 1928 году термин «плазма» был придуман Ирвингом Лэнгмюром, американским химиком и физиком, которому, очевидно, напомнили плазму крови.
Как уже упоминалось, плазма является наиболее распространенной фазой материи во вселенной. Все звезды сделаны из плазмы, и даже пространство между звездами заполнено плазмой, хотя и очень разреженной.
Мы написали много статей о плазме для журнала Space. Вот статья о плазменном двигателе и статья о состоянии вещества.
Если вам нужна дополнительная информация о плазме, ознакомьтесь со статьями Chem4Kids и NASA Science.
Мы также записали эпизод «Астрономического каста» о Солнце. Слушайте здесь, Эпизод 30: Солнце, Пятна и Все.
Источники:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_%28physics%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_tube
http://en.wikipedia.org/wiki/Charge_carrier
http://en.wikipedia.org/wiki/J._J._Thomson
http://en.wikipedia.org/wiki/Irving_Langmuir
http://www.plasmas.org/basics.htm
http://www.plasmas.org/what-are-plasmas.htm
