پلاسما یاکِرِپتا (بهانگلیسی:Plasma) یکی از چهار حالت اصلی ماده است. (سه حالت دیگر:جامد،مایع،گاز). پلاسما گاز شبهخنثی ازذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود نشان میدهند. به عبارت دیگر، پلاسما، گاز یونیزهشدهای است که همه یا بخش قابل توجهی ازاتمهای آن یک یا چندالکترون از دست داده و بهکاتیون تبدیل شده باشند، یا تعداد الکترونهای آزاد آن، تقریباً برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد. پلاسما درجوشکاری،برشکاری،پزشکی ودندانپزشکی کاربرد دارد.
پلاسما در یونانی به معنی "ریخته شده و قالب زده شده" است. کرپتا در فارسی از ریشه ی هندو اوروپایی کِرِپتَ به معنی "شکل داده شده و قالب زده شده" است. و با واژه ی قالب و کالبد در فارسی هم ریشه است.
درسال ۱۸۷۹ میلادی،فیزیکدان انگلیسیویلیام کروکس، هنگام بررسی ویژگیهایماده در تخلیهٔ الکتریکی، پیشنهاد کرد که نوع خاصی از گاز به عنوان حالت چهارم ماده دانسته شود.
درجامدات،مایعات وگازها،دما را میتوان از روی دامنهٔ حرکت یا سرعت نوسان ذرات سازندهٔماده تعریف کرد، اما در پلاسما، دما از روی میزان جدایش یونهای مثبت ازالکترونها تعریف میشود.
اگر جامد گرم شود، به مایع، و با ادامه گرمکردن، به گاز، و در ادامه به پلاسما تبدیل میشود. دمای پلاسما تقریباً در حدود ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد است.
۹۹٪ ماده در طبیعت، پلاسما است. این برآورد، تخمینی از این است که درونستارگان واتمسفر اطراف آنها، ابرهای گازی وفضای بین ستارگان اغلب پلاسماست. هنگامی که جوزمین را ترک میکنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه میشویم که شاملکمربندهای تشعشعی وان آلن وبادهای خورشیدی است.جرقه،رعد و برق،شفق قطبی، گازهای داخل یکلامپ فلورسنت یانئون، نمونههای دیگری از پلاسما هستند. اما حالتهای غالب ماده در بخشی از جهان که در آن زندگی میکنیم جامد، مایع و گاز هستند. میتوان گفت که ما در آن یک درصد از جهان زندگی میکنیم که در آن حالتهای ماده به جز پلاسما غلبه دارند.
پارامترهای عمومی پلاسما: بر حسب بزرگی
مشخصات
پلاسمای زمینی
پلاسماهای کیهانی
اندازه به متر
۱۰−۶ m (پلاسمای آزمایشگاهی) تا ۱۰۲ m (رعد) (~۸ از مرتبه)
۱۰−۶ متر (پوشش سفینه فضایی) to ۱۰۲۵ متر (سحابی میان کهکشانی) (~۳۱ OOM)
طول عمر به ثانیه
۱۰−۱۲ ثانیه (پلاسمای ایجاد شده توسط لیزر) تا ۱۰۷ ثانیه (نور فلورسنت) (~۱۹ از مرتبه)
۱۰۱ ثانیه (solar flares) تا ۱۰۱۷ s (پلاسمای میان کهکشانی) (~۱۷ از مرتبه)
نزدیکترین پلاسما بهکره زمین،یونوسفر است که از ۱۵۰ کیلومتری سطح زمین شروع میشود و به بالا ادامه مییابد. لایههای بالاتر یونسفر، سیستمهایی فیزیکی به فرم پلاسما هستند که توسط تابشهای باطول موج کوتاه در طیف وسیعی، از پرتوهای فرابنفش گرفته تا پرتوهای ایکس و همچنین پرتوهای کیهانی و الکترونهایی که بهگلنونسفر برخورد میکنند، یونیزه میشوند.
شفق شمالی نیز گونهای پلاسما است که تحت اثریونیزهشدن ذرات باردار بهدامافتاده درمیدان مغناطیسی زمین پدید میآید. یونسفر که پلاسمایی با قابلیت جذب پرتوهای ایکس، فرابنفش، تابش خورشیدی، بازتاب امواج کوتاه و رادیویی است، اهمیت اساسی در ارتباط رادیویی دارد.زهره ومریخ نیز لایه یونسفری دارند.
ملاحظات نظری نشان میدهد که در دیگر سیارههایمنظومه شمسی نظیرمشتری،زحل،اورانوس ونپتون نیز باید یونسفرهای قابل مشاهده وجود داشته باشد. فضای بین سیارهای نیز از پلاسمای بین سیارهای در حال انبساط پر شده که دربرگیرندهٔ یک میدان مغناطیسی ضعیف (نزدیک به ۵۱۰۰ تسلا) است.
هستههایدنبالهدارها نیز به فضای میان پلاسمایی پرتاب میشوند. از طرف دیگر،خورشید منظومه شمسی مانند یک کره پلاسمایی است. درخشندگی زیاد خورشید مانند درخشندگی پلاسمایی است. خورشید به سه بخش گازیفتوسفر،کروموسفر وکورونا (که دمای کرونای آن بیش از یک میلیون درجه سانتیگراد است) تشکیل شدهاست و انتظار میرود که هزاران سال به درخشندگی خود ادامه بدهد.
پلاسمای تشکیل شده از الکترونها و حفرهها در موادنیمه رسانا به عنوان پلاسما حالت جامد شناخته میشود. با استفاده از مفاهیم پلاسما حالت جامد میتوان آنتنهایی ساخت که میتوانند در فرکانسهای مختلف عمل کرده یا پرتوی تابشی را بچرخانند. مزیت آنتن پلاسمای حالت جامد این است که ساختار آن با خاموش کردن آن از یک فلز تبدیل به یکدی الکتریک میشود که این موضوع موجب میشود تا آشکارسازی آن از نظر رادار دشوار گردد.[۲][۳]
جرقه رعد و برق، نمونهای از پلاسما در زندگی روزمره
قدیمیترین کار با پلاسما، مربوط به لانگمیر، تانکس و همکاران آنها در سال۱۹۲۰ میشود. تحقیقات در این مورد به سبب نیاز برای توسعه لولههای خلأئی که بتوانند جریانهای قوی را حمل کنند، و در نتیجه میبایست از گازهای یونیزهشده پر شوند، احساس میشد.
کاربرد مهم دیگر فیزیک پلاسما مطالعه فضای اطراف زمین است. جریان پیوستهای از ذرات باردار کهباد خورشیدی خوانده میشود، بهمگنتوسفر زمین برخورد میکند. درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند که میتوانند در حالت پلاسما باشند.
تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک (MHD) و پیشرانش یونی
S. Eliezer and Y. Eliezer -The fourth state of matter, An introduction to plasma science (Second Edition) - Institute of Physics Publishing Ltd. - ۲۰۰۱