يعتقد معظم الناس أن جميع المواد في الكون تتواجد في ثلاث حالات فقط، وهي الصلبة والسائلة والغازية، ولكن هناك حالة رابعة لا يعرف عنها الكثير، والتي تعرف باسم البلازما.
تشكّل البلازما 99% من المادة المرئية في الكون، بما يشمل تلك الفيزيائية الفلكية الموجودة في الفضاء الخارجي، مثل السدم والنجوم كالشمس.
في البلازما، تنفصل بعض الإلكترونات وتصبح حرة من الذرات المحايدة.
وتعني الذرات المحايدة تلك التي تحتوي على عدد متساو من البروتونات والإلكترونات وبالتالي تكون شحنتها متعادلة.
تجعل الإلكترونات الحرة الناتجة البلازما مختلفة عن حالات المادة الأخرى، حيث تظل الإلكترونات مرتبطة بشكل وثيق بالنوى .
عندما تنفصل الذرات الموجودة في البلازما عن إلكتروناتها سالبة الشحنة، فإنها تفقد شحنتها الكهربائية المتعادلة، وتصبح الذرات أيونات، وهي جسيمات موجبة الشحنة.
في أبسط صورة، يمكن تعريف البلازما بأنها حالة متأينة تتكون من أيونات موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة.
وهناك مجموعة من الأسباب لانفصال الذرات وتشكل البلازما، ففي التجارب المعملية على سبيل المثال، يمكن للعلماء تفجير الذرات بالكهرباء ذات الجهد العالي، أو الليزر، أو المجالات الكهرومغناطيسية لتكوين البلازما.
وفي الفضاء، قد تتشكل البلازما من فوتونات عالية الطاقة بما في ذلك أشعة غاما التي تضرب الذرات.
ويمكن أن تتشكل البلازما في الفضاء عندما تزيد الجاذبية الضغط بدرجة كبيرة تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغازات، والتي تؤدي لاصطدام الذرات ببعضها البعض، مما يؤدي إلى انفصال الإلكترونات عن الذرات، وتكوين البلازما وبدايات النجم.
يمثّل البرق الكروي حالة البلازما، كما أن الشفق القطبي ينتج عنها
وتساعد البلازما العلماء على فهم المادة، كما أنها تساهم في التقدم نحو هدف طاقة الاندماج، والمقصود بها الطاقة الناتجة عن الاندماج النووي.
أدت الأبحاث التي تمولها وزارة الطاقة الأمريكية حول البلازما إلى تحسين تصنيع أشباه الموصلات الموجودة في كل شيء بدءًا من الهواتف وأجهزة الكمبيوتر وحتى السيارات.
وساعدت الخبرة في مجال البلازما الباحثين في المختبرات الوطنية لوزارة الطاقة بالولايات المتحدة على تطوير طرق للتحكم في إنشاء أشباه الموصلات على مستوى الذرة.
المصادر:
