Jokainen, joka opiskeli ala-asteen luonnontiedettä luokassa, muistaa oppitunnin kolmesta asiatilasta, eikö niin? Siinä meille kerrottiin, että asia on kolmessa perusmuodossa: nestemäinen, kiinteä ja kaasu. Tämä toimii alkujaksojen taulukossa ja sitä voidaan laajentaa kattamaan melkein mikä tahansa yhdiste. Lukuun ottamatta ehkä kermavaahtoa (tuo vahingoittuva yhdiste uhkaa edelleen yrityksiä luokittelusta!) Mutta entä jos aineella olisi neljäs tila? Se tapahtuu, kun kaasun kaltainen ainetila sisältää suuren osan ionisoituja hiukkasia ja synnyttää oman magneettikentän. Sitä kutsutaan plasmaksi, ja se sattuu olemaan tavallisin ainetyyppi, joka käsittää yli yhdeksänkymmentäyhdeksän prosenttia näkyvän maailmankaikkeuden aineesta ja joka läpäisee aurinkokunnan, tähtien välisen ja galaktien välisen ympäristön.
Plasman taustalla oleva lähtökohta on, että kaasun kuumentaminen hajottaa sen molekyylisidokset, tekemällä siitä ainesosat. Lisäkuumennus johtaa ionisoitumiseen (elektronien menetykseen), joka muuttaa siitä plasman. Siksi tämä plasma määritellään varautuneiden hiukkasten, sekä positiivisten ionien että negatiivisten elektronien, läsnäololla. Suurten varautuneiden hiukkasten läsnäolo tekee plasmasta sähköä johtavaa siten, että se reagoi voimakkaasti sähkömagneettisiin kenttiin. Siksi plasmalla on ominaisuuksia, aivan toisin kuin kiinteillä aineilla, nesteillä tai kaasuilla, ja sitä pidetään erillisenä aineena. Kuten kaasu, myös plasmalla ei ole tiettyä muotoa tai tiettyä tilavuutta, ellei se ole suljettu astiaan. Mutta toisin kuin kaasu, magneettikentän vaikutuksesta se voi muodostaa rakenteita kuten filamentteja, palkkeja ja kaksikerroksisia. Juuri tästä syystä plasmaa käytetään elektroniikan, kuten plasmatelevisioiden ja neonmerkkien, rakentamisessa.
Plasman olemassaolon havaitsi Sir William Crookes ensimmäisen kerran vuonna 1879 käyttämällä kokoonpanoa, jota nykyään tunnetaan nimellä "Crookes-putki", kokeellinen sähköpurkausputki, jossa ilma ionisoituu kohdistamalla korkea jännite jännitekelan kautta. Tuolloin hän merkitsi sen ”säteileväksi aineeksi” sen valoisuuden vuoksi. Sir J.J. Brittiläinen fyysikko Thomson tunnisti asian luonteen vuonna 1897, koska löysi elektronit ja suoritti lukuisia katodisädeputkia käyttäviä kokeita. Kuitenkin vasta vuonna 1928, termin "plasma" keksi Irving Langmuir, amerikkalainen kemisti ja fyysikko, joka ilmeisesti muistutti veriplasmasta.
Kuten jo mainittiin, plasmat ovat ylivoimaisesti yleisin ainefaasi maailmankaikkeudessa. Kaikki tähdet on tehty plasmasta, ja jopa tähtijen välinen tila on täynnä plasmaa, vaikkakin hyvin harva.
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita plasmasta Space Magazine -lehteen. Tässä on artikkeli plasmamoottorista ja tässä artikkeli aineen tiloista.
Jos haluat lisätietoja plasmasta, tutustu näihin Chem4Kids- ja NASA Science -artikkeleihin.
Olemme myös nauhoittaneet jakson Astronomia-näyttelijöistä, jotka ovat kaikki auringosta. Kuuntele täältä, Jakso 30: Aurinko, täplät ja kaikki.
Lähteet:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_%28physics%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_tube
http://en.wikipedia.org/wiki/Charge_carrier
http://en.wikipedia.org/wiki/J._J._Thomson
http://en.wikipedia.org/wiki/Irving_Langmuir
http://www.plasmas.org/basics.htm
http://www.plasmas.org/what-are-plasmas.htm
