Plasma (estat de la matèria)
De Viquipèdia
| Fases de la Matèria |
| Comunes |
| Menys habituals |
|
Condensat fermiònic
|
|
Matèria estranya
|
|
Cristall líquid
|
| Fases magnètiques |
En física i química, el plasma és un estat de la matèria en el qual pràcticament tots els àtoms estan ionitzats. És un fluid, format per electrons, i ions positius. Això fa que el plasma sigui conductor elèctric i que respongui fortament als camps magnètics.
Es considera el quart estat de la matèria, després dels tres primers;
Pot presentar-se com a núvols gasosos neutres, com a rajos d'ions o bé com a suspensions de partícules de l'ordre del nanòmetre o el micròmetre.
Una flama es pot considerar una forma de plasma parcial de baixa temperatura.
[edita] Història
La disciplina avui denominada física del plasma va néixer de la convergència entre dues línies d'investigació originades el segle XIX. D'una banda, l'estudi rigorós de les descàrregues elèctriques va ser iniciat a Anglaterra per Michael Faraday i va continuat després per Joseph John Thomson, William Crookes i Sealy Edward Townsend. Al 1923 Irving Langmuir va observar que els gasos ionitzats presents en una descàrrega responien col·lectivament a les pertorbacions externes. Aquesta qualitat, anàloga a la dels plasmes sanguinis, li va portar a adoptar el terme plasma per referir-se a aquests sistemes.
L'altra columna sobre la qual descansa la física del plasma prové dels estudis sobre el comportament de fluids conductors sota la influència de camps electromagnètics. Aquesta disciplina, dita magnetohidrodinámica, va ser desenvolupada inicialment per Farad i André-Marie Ampère. El segle XX la magnetohidrodinámica va permetre estudiar fenòmens observats al Sol i en la ionosfera terrestre. Per exemple, les ones magnetohidrodinámicas, avui anomenades ones d'Alfvén en honor al físic suec Hannes Alfvén, van ser introduïdes per ell mateix el 1942. Aquesta aportació va ser premiada amb el premi Nobel de física el 1970, únic premi Nobel concedit fins avui per treballs en la física del plasma.
Després de la Segona Guerra Mundial el creixent interès en desenvolupar reactors de fusió que proporcionessin una energia neta, segura i barata va alimentar un ràpid avenç de la física del plasma, essencial per entendre el comportament d'un gas a les altes temperatures necessàries en l'interior de tals dispositius. Malgrat l'optimisme inicial, la fusió nuclear encara no ha aconseguit complir les seves promeses, principalment a causa de l'existència d'inestabilitats abans desconegudes en el plasma. Tanmateix, la comunitat científica espera que el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) aconsegueixi eliminar tals inestabilitats i operi sostenir en condicions energèticament rendibles de fusió.
Actualment la física del plasma és una disciplina madura i extensa. Les seves eines són imprescindibles en la investigació astrofísica i geofísica; les seves aplicacions tenen una gran importància econòmica i van des de la fusió esmentada nuclear fins al tractament de materials mitjançant descàrregues elèctriques. Altres usos industrials són el gravat de circuits electrònics i la purificació d'emissions contaminants.
[edita] Exemples de plasma
Els plasmes formen l'estat d'agregació més abundant de la naturalesa. De fet, la major part de la matèria en l'Univers visible es troba en estat de plasma. Alguns exemples de plasmes són:
- Produïts artificialment:
- En l'interior d'un tub fluorescent (il·luminació de baix consum).
- Matèria expulsada per la propulsió de coets.
- La regió que envolta l'escut tèrmic d'una nau espacial durant la seva entrada en l'atmosfera.
- L'interior d'un reactor de fusió.
- Les descàrregues elèctriques d'ús industrial.
- Les boles de plasma.
- Plasmes terrestres:
- El foc.
- Els llamps durant una tempesta.
- La ionosfera.
- La aurora boreal.
- Plasmes espacials i astrofísics:
- Las estrelles (per exemple, el Sol).
- El vent solar.
- El medi interplanetari (la matèria existent entre els planetes del Sistema Solar), el medi interestel·lar (la matèria entre les estrelles) i el medi intergalàctic (la matèria entre les galàxies).
- Els discs d'acreció.
- Les nebuloses intergalàctiques.
- Ambiplasma
