Plasma er en av de fire aggregattilstandene som et stoff kan være i. De andre tre er fast stoff, væske og gass. Plasma består av løsrevne partikler, i likhet med gass, og mange av partiklene har elektrisk ladning. Partiklene er vanligvis elektroner, men kan også være kationer og anioner.

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 egenskaper enn andre aggregattilstander. 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 prosent av all materie i universet befinner seg i plasmatilstanden, men det finnes bare små mengder naturlig plasma på Jorden.

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 lysrør, i lysbuer ved sveising og i eksplosjoner. I laboratorier kan plasma fremstilles for eksempel 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 er omgitt av et plasmalag, ionosfæren. Den 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.

I vårt nære verdensrom finner man plasma innfanget i Jordens magnetfelt (magnetosfæren). Fra Sola, som selv er en plasmakule, sendes det ut en kontinuerlig strøm av plasma, solvinden, som påvirker jordmagnetismen og forholdene i magnetosfæren og ionosfæren. Selv mellom galaksene i universet er det et meget tynt plasma (ca. 1 partikkel per kubikkmeter).

For å beskrive forholdene i et plasma, bruker man både de mikroskopiske egenskapene, som er knyttet til de atomære strukturene (ionisasjon, eksitasjon, kjernereaksjoner) og de makroskopiske karakteristiske trekkene som skyldes kollektive effekter, blant annet 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 for eksempel direkte i plasmabrennere, og i romfartøy benytter man plasmamotorer, hvor plasma blir akselerert av et pulserende magnetfelt, til fremdrift. En annen anvendelse er plasmaskjermer for TV og annen visning av bilder.

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

Plasmatilstanden betegnes som den fjerde aggregattilstand. Empedokles beskrev naturens fire elementer (ca. 450 fvt): jord (tilsvarende faste stoffer), vann (tilsvarende væske), luft (tilsvarende gass) og ild (som tilsvarer plasmatilstanden).

Plasmatilstanden ble først identifisert og beskrevet av William Crookes i 1879. Irving Langmuir var den som først introduserte begrepet plasma som en elektrisk ledende gass i 1928.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.