Betegnelse for en gass hvor en vesentlig del av materien opptrer som partikler med positiv og negativ elektrisk ladning. Plasmadefinisjonen kan også i prinsippet anvendes for faste stoffer og væsker som inneholder elektrisk ladede partikler. De negative ladningsbærerne er vanligvis elektroner, men kan også være atomer eller molekyler som er tilført ett eller flere ekstra elektroner. De positive ladningsbærerne er atomer og molekyler som har mistet ett eller flere elektroner. Plasmatilstanden betegnes ofte som den fjerde aggregattilstand. Det er i denne forbindelse interessant å tenke på Empedokles fra Akragas' lære om naturens fire elementer (ca. 450 f.Kr.): jord (tilsvarende faste stoffer), vann (tilsvarende væske), luft (tilsvarende gass) og ild (som vil tilsvare plasmatilstanden). Plasmatilstanden ble først identifisert og beskrevet av den britiske fysiker Sir William Crookes i 1879. Amerikaneren Irving Langmuir var den som først introduserte begrepet plasma om en elektrisk ledende gass (1928).

Forholdet mellom elektrisk ladede og elektrisk nøytrale partikler angir ionisasjonsgraden for plasmaet. Et plasma som bare inneholder elektrisk ladede partikler sies å være fullionisert. På grunn av de elektriske egenskapene vil et plasma ha helt andre kvaliteter enn andre stoffer. I plasmaet vil det oppstå krefter mellom de elektrisk ladede partiklene, noe som har betydning for intern organisering og bevegelse av partiklene. Plasmaet vil kunne lede strøm, og det vil påvirke og la seg påvirke av elektromagnetiske felt. Dermed kan man kontrollere og styre et plasma eksternt ved anvendelse av elektriske og magnetiske felter.

Mer enn 99,9 % av all materie i universet befinner seg i plasmatilstanden, men det finnes bare små mengder naturlig plasma på Jorden, hvis man ser bort fra faststoffplasma. Plasma dannes naturlig i forbindelse med elektriske utladninger (lyn, kornmo, Sankt Elms ild) og i flammer, hvor temperaturen kan være høy nok til at gassen blir delvis ionisert. Plasma blir også dannet i elektriske utladningsrør (neonrør, lysstoffrør), i lysbuer ved sveising og i eksplosjoner. I laboratorier kan plasma fremstilles f.eks. ved å varme opp gassen som man ønsker å ionisere, ved hjelp av elektromagnetiske bølger. Plasma kan også fremstilles ved partikkelstråling som forårsaker at elektroner blir løsrevet fra gassmolekylene.

Jorden omgir seg med et plasmalag, ionosfæren, som dannes ved at atmosfæregassen blir ionisert ved elektromagnetisk stråling og partikkelstråling. Ionosfæren er et svakt ionisert plasma. Selv der hvor elektrontettheten er høyest, er under en promille av gassen ionisert. Se ionosfære. Videre utover i vårt nære verdensrom finner man plasma innfanget i Jordens magnetfelt (magnetosfæren). Fra Solen, som selv er en plasmakule, sendes det ut en kontinuerlig strøm av plasma, solvinden, som påvirker Jordens magnetfelt og forholdene i magnetosfæren og ionosfæren. Selv det «tomme» intergalaktiske rom er fylt med et meget tynt plasma (ca. 1 partikkel per m3).

For å beskrive forholdene i et plasma bruker man både de mikroskopiske egenskaper som er knyttet til de atomære strukturer (ionisasjon, eksitasjon, kjernereaksjoner) og de makroskopiske karakteristiske trekk som skyldes kollektive effekter, bl.a. temperatur, ione- og elektrontetthet, kollisjonsprosesser, konduktans, partikkelbevegelser, naturlige svingefrekvenser og utbredelseshastighet for bølger. Elektriske og magnetiske felter påvirker og forandrer flere av disse egenskapene, og er derfor viktig i plasmabeskrivelsen, selv om feltene selv ikke er en del av plasmaet.

Etter lenge å ha vært et begrenset fysisk spesialfelt forbundet med elektriske utladninger i gasser, har forskning og utvikling innenfor plasma og plasmateknologi fått stor betydning både i grunnforskning og i anvendt forskning. Kosmologi, astrofysikk og kosmisk geofysikk er basert på studier av plasmaprosesser. Plasma anvendes f.eks. direkte i plasmabrennere, og i romfartøy benytter man plasmamotorer, hvor plasma blir akselerert av et pulserende magnetfelt, til fremdrift. En ny anvendelse er plasmaskjermer for billedvisning.

For fremtiden knytter det seg imidlertid størst forventninger til utnyttelse av plasma i energiproduksjon; i fusjonsreaktorer og magnetohydrodynamiske generatorer.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.