Plasma

Plasmapallo.

Plasma on aineen olomuoto, jossa atomit ovat menettäneet elektroneja eli ionisoituneet. Plasma koostuu siis sähköisesti varatuista hiukkasista: elektroneista ja ioneista. Plasma reagoi herkästi sähkö- ja magneettikenttiin ja plasman oma liike myös luo sähkömagneettisia kenttiä (ks. sähkömagnetismi).

Plasmaa syntyy korkean lämpötilan (vähintään 2 000–8 000 K) vaikutuksesta ja sähkökentässä kiihdytettyjen hiukkasten törmäillessä atomeihin irrottaen niistä elektroneja. Plasma koostuu elektroneista ja positiivisista ioneista. On myös esitetty, että jopa 99 % tai ylikin maailmankaikkeuden tunnetusta aineesta (vrt. pimeä aine) olisi plasmaa.

Auringosta sinkoutuu jatkuvasti plasmaa avaruuteen aurinkotuulena, ja sen törmätessä maan ilmakehän ulompiin osiin syntyvät revontulet. Vihertävän keltainen väri syntyy suurella nopeudella liikkuvien elektronien törmätessä happiatomeihin. Elektroni menettää osan liike-energiastaan, jonka happiatomi muuttaa näkyväksi valoksi. Plasman tutkiminen on luonut oman tieteenalan, (avaruus)plasmafysiikan.

Plasmaa käytetään muun muassa loisteputkissa ja hitsauksessa. Fuusioreaktoreiden kammioiden plasman tutkimuksessa hyödynnetään magnetohydrodynamiikkaa. Rakettitekniikassa niitä moottoreita, joita nykyisin kutsutaan ionimoottoreiksi, kutsuttiin ennen plasmamoottoreiksi.

Plasmaa kutsutaan toisinaan aineen neljänneksi olomuodoksi. Plasman määritteleminen aineen olomuodoksi on kuitenkin kiistanalaista. Se ei nimittäin täytä yhtä olomuodoille asetettua ehtoa: "aineen pitää muuttua sulavasti olomuodosta toiseen tietyssä lämpötilassa". Plasma ei tätä tee, sillä ionisoituneet hiukkaset eivät välttämättä muutu takaisin neutraaliksi kaasuksi, kun lämpötilaa lasketaan plasmautumis- tai ionisoitumislämpötilan alapuolelle. Tämä johtuu siitä, että ionisoituminen ei ole niin selvästi lämpötilasta riippuvainen prosessi, kuin esimerkiksi sulaminen tai höyrystyminen, vaan on itse asiassa aineen rakenteenkin eikä vain olomuodon muuttamista.

Plasmasta aikaisemmin käytettyä rinnakkaisnimeä "plastma" pidetään nykyään vanhentuneena eikä enää suositeltavana.

Aiheesta muualla

• Free plasma physics books and notes
• Plasmas: the Fourth State of Matter
• Plasma Science and Technology
• Plasma on the Internet comprehensive list of plasma related links.
• Introduction to Plasma Physics: Graduate course given by Richard Fitzpatrick | M.I.T. Introduction by I.H.Hutchinson
• Plasma Material Interaction
• How to make a glowing ball of plasma in your microwave with a grape | More (Video)
• How to make plasma in your microwave with only one match (video)
• Michael A. Lieberman, Allan J. Lichtenberg: Principles of Plasma Discharges and Materials Processing. Wiley, New Jersey 2005, ISBN 0-471-72001-1.
• R. J. Goldston, P. H. Rutherford: Plasmaphysik. Eine Einführung. Vieweg, Braunschweig 1998, ISBN 3-528-06884-1 .
• K.-H. Spatschek: Theoretische Plasmaphysik. Eine Einführung. Teubner, Stuttgart 1990, ISBN 3-519-03041-1.
• F. F. Chen: Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion. Plenum Press, New York 1983.
• Subrahmanyan Chandrasekhar: Plasma Physics. University of Chicago Press 1960.
• Eugene N. Parker: Cosmical Magnetic Fields: Their Origin and Their Activity. Clarendon Press, Oxford 1979.
• F. Cap: Einführung in die Plasmaphysik. I. Theoretische Grundlagen. Vieweg, Wiesbaden 1984.
• Rainer Hippler, Sigismund Pfau, Martin Schmidt, Karl H. Schoenbach: Low Temperature Plasma Physics - fundamental aspects and applications. Wiley-VCH, Berlin 2001, ISBN 3-527-28887-2.
• Vadim N. Tsytovich: Lectures on Non-linear Plasma Kinetics. Springer, Berlin 1995, ISBN 0-387-57844-7.
• Hubertus M. Thomas, Gregor Morfill: Plasmakristalle an Bord der ISS: Komplexe Plasmen in Schwerelosigkeit. In: Physik in unserer Zeit. 36, Nr. 2, 2005, ISSN 0031-9252.
• Hannelore Dittmar-Ilgen: Perspektivenreiche Hochleistungslaser. In: Naturwissenschaftliche Rundschau. 10, 2006.

Aineen olomuodot

kiinteä • neste • kaasu • plasma

jähmettyminen ↔ sulaminen • höyrystyminen ↔ tiivistyminen • härmistyminen ↔ sublimoituminen

(Bosen–Einsteinin kondensaatti • fermioninen kondensaatti • supralasi • supraneste)