به گزارش خبرنگار ایمنا، «پلاسما» شاخه‌ای از علم فیزیک است که به بررسی یکی از اشکال وجود ماده می‌پردازد. در فیزیک پلاسما پیرامون سیستم‌هایی بحث می‌شود که از ذرات باردار مثبت و منفی تشکیل شده و می‌تواند آزادانه حرکت کند. ذرات باردار در یک پلاسما نه تنها با میدان الکترومغناطیسی موضعی برهم‌کنش می‌کند بلکه حرکت این بارها می‌تواند میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد کند.
پلاسما ممکن است دارای چندین دما باشد که این حالت به دلیل اینکه میزان برخورد بین یون‌ها یا الکترون‌ها از میزان برخوردهای بین یک یون و یک الکترون بیشتر است، رخ می‌دهد. امروزه پلاسما به صورت‌های مختلفی از جمله جرقه رعد و برق، تابش ملایم شفق قطبی، گازهای هادی داخل لامپ فلورسنت، چراغ نئون و یونش مختصر گازهای خروجی موشک مشاهده می‌شود و این حالت از ماده امروزه نقش مهمی در توسعه منابع انرژی، به واسطه همجوشی هسته‌ای دارد. برای شناخت بیشتر فیزیک پلاسما و بررسی این علم با عرفان تمنده، کارشناس‌ارشد فیزیک پلاسما گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
پلاسما چیست؟
تا چندین سال گذشته پلاسما به صورت شکلی خاص از دسته حالت گازها شناخته می‌شود، اما به مرور زمان و با بررسی‌هایی که پیرامون این حالت انجام شد دانشمندان متوجه شدند که پلاسما تفاوت‌های بسیاری با رفتاری که انتظار می‌رود گازها انجام دهد، دارد و با توجه به همین مسئله در تقسیم‌بدنی به عنوان حالت چهارم ماده در نظر گرفته شد؛ بنابراین در حال حاضر حالت‌های ماده به چهار دسته جامد، مایع، گاز و پلاسما تقسیم می‌شود.
پلاسما چه ماده‌ای است؟
پلاسما گازی شبه خنثی است که رفتارهای جمعی از خود نشان می‌دهد. برای این حالت از ماده ماهیت گازی در نظر گرفته می‌شود و شبه خنثی بودن آن یعنی می‌توانیم پلاسما را به قدری خنثی در نظر بگیرم که چگالی یون‌ها و الکترون‌های آن تقریباً برابر باشد، اما از طرفی پلاسما به قدری خنثی نیست که تمام نیروهای الکترومغناطیسی را صفر در نظر بگیریم.
منظور از رفتار جمعی پلاسما چیست؟
یکی از ویژگی‌های پلاسما نشان‌دادن رفتارهای جمعی است. پلاسما نه تنها به پیروی از تأثیرات خارجی علاقه‌ای ندارد بلکه به شکلی عمل می‌کند که به نظر می‌رسد اختیار همه چیز با آن است؛ این حالت از ماده به شکلی در نظر گرفته می‌شود که بررسی دینامیک، حرکت و رفتارهایش به صورت آماری انجام می‌شود که این نشان‌دهنده رفتار جمعی است.
پلاسما چگونه کشف شد؟
در سال ۱۸۷۹ میلادی هنگامی که ویلیام کروکس فیزیک‌دان قرن ۱۹ ویژگی‌های ماده را در تخلیه الکتریکی به صورت تخصصی بررسی می‌کرد، کاملاً اتفاقی به جرقه‌ای دست یافت که نوع خاصی از گاز را ایجاد کرد که این حالت جدید و خاص، پلاسمایی است که امروزه شناخته شده است، اما تا پیش از کشف وی هیچ آشنایی نسبت به شرایط و ویژگی‌های پلاسما وجود نداشت.
پلاسما چگونه به وجود می‌آید؟
اگر بخواهیم بسیار ساده و البته نه خیلی دقیق نحوه به وجود آمدن پلاسما را بررسی کنیم، ابتدا باید شرایط تبدیل حالت فیزیک ماده را بشناسیم. هنگامی که به جسم جامدی انرژی یا گرما می‌دهیم، تبدیل به مایع می‌شود و اگر همین انرژی را به مایع وارد کنیم، تبدیل به گاز خواهد شد، اما اگر تحت شرایط خاصی به گاز انرژی دهیم، تبدیل به پلاسما می‌شود.
چه مقدار از کیهان را پلاسما تشکیل داده است؟
طبق بررسی‌های آماری که پیرامون کیهان صورت گرفته است به طور کلی ۹۹ درصد از جهان شناخته شده را پلاسما تشکیل داده است و یک درصد باقی‌مانده نیز مربوط به قسمتی، می‌شود که حیات در آن وجود دارد.
چرا در نقاطی که حیات وجود دارد، پلاسما مشاهده نمی‌شود؟
پلاسما یک گاز یونیزه شده است که در شرایط خاصی یونیزاسیون شده است؛ درواقع این نوع از ماده در دمای بسیار بالا و در فشاری حدود خلأ با اختلاف ولتاژ بسیار بالا یونیزه می‌شود که همین مسائل نشان می‌دهد حیات در مکانی که پلاسما وجود دارد، شکل نخواهد گرفت.
پلاسما به چند حالت تقسیم‌بندی می‌شود؟
در حالت کلی دو نوع پلاسما کاملاً یونیزه شده و یونیزه ضعیف وجود دارد که پلاسما یونیزه قوی دقیقاً شرایطی است که در ستارگان مشاهده می‌شود، یعنی حالت دمایی بسیار بالا در حد همجوشی‌های هسته‌ای یا مغناطیسی که در اوردر ۱۰ به توان هفت الی هشت درجه کلوین قرار می‌گیرد و دست‌یابی به آن‌ها در آزمایشگاه ممکن نیست.
در حالت دوم پلاسمای یونیزه ضعیف وجود دارد که برخی از نمونه‌های آن در زمین مشاهده می‌شود به عنوان مثال در کره زمین پلاسما طبیعی وجود دارد که در یکی از لایه‌های اتمسفر تحت عنوان یون سپهر به دلیل تشعشعات خورشیدی تشکیل شده است.
پلاسما چه کاربردی دارد؟
پلاسما کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف دارد و به دلیل اینکه علم جدیدی است، هنوز پیرامون آن تحقیق و فعالیت انجام می‌شود و استفاده از آن در حال گسترش است. صنایع نظامی، پزشکی، هسته‌ای و راکتوری از جمله صنایعی است که پلاسما در آن کاربرد دارد، صنایع نور، مخابرات و برق نیز بسیار با فیزیک پلاسما در ارتباط است. گسترده بودن کاربردهای پلاسما باعث شده است که به این علم بسیار پرداخته شود و در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، پزشکی، نظامی و هسته از کاربردهای آن بهره برده شود.
نظر شما