פלזמה (מצב צבירה)

פלזמה (מיוונית: "דבר שמשנה צורה") היא מצב צבירה של חומר, כמו מוצק, נוזל או גז. ההבדל המרכזי הוא שבפלזמה קיימים חלקיקים טעונים חופשיים, אלקטרונים, יונים ופרוטונים, שמגיבים חזק לשדות חשמליים ומגנטיים. בגלל זאת פלזמות מוליכות חשמל ומייצרות שדות אלקטרומגנטיים משלהן.

הגדרה מעשית של פלזמה היא חומר שבו קיימים חלקיקים טעונים רבים כך שסך המטען קרוב לאפס. שלושה קריטריונים חשובים יש לבדוק: מספר נושאי המטען בתוך כדור השפעה גדול מיחידה, אורך דביי (מרחק שבו מטענים משפיעים זה על זה) קטן ביחס לגודל הפלזמה, ותדירות תנודות האלקטרונים גבוהה מתדירות ההתנגשויות.

דרגת היינון היא החלק היחסי של אטומים שהפכו ליונים. היא נקבעת בעיקר על ידי טמפרטורה. בטמפרטורות גבוהות יותר יש יותר יונים. גם בפלזמה שנקראת "קרה" יכולים להיות אלקטרונים חמים מאוד.

כאשר שדה מגנטי חזק משפיע על תנועת החלקיקים אומרים שהפלזמה "ממוגנטת". במצב זה התכונות בשטח אחד תלויות בכיוון השדה המגנטי. פלזמה מייצרת תופעות שלא קיימות בגז רגיל, למשל פילמנטציה, חבלים דמויי חוט של חומר במתח גבוה.

כמו גז, לפלזמה אין צורה קבועה, אך היא שונה מכיוון שהיא מוליכה ורגישה לשדות אלקטרומגנטיים. פלזמה נפוצה ביקום: כוכבים ורוב החומר הנראה הם פלזמה. על פני כדור הארץ נתקלים בה בלהבות חמות, בברקים, בזוהר הקוטב ובשכבות הגבוהות של האטמוספירה. שימושים טכנולוגיים כוללים צגי פלזמה, נורות פלואורסצנטיות, ואיכול יבש במיקרו־מעגלים. מחקר פלזמה חשוב לאסטרופיזיקה, אנרגיה גרעינית ולהשגת היתוך גרעיני מבוקר.

פלזמה זוהתה לראשונה בשפופרת קרוקס על ידי ויליאם קרוקס ב־1879. טבעה הובהר על ידי ג'יי־ג'יי תומסון ב־1897. השם "פלזמה" הוטבע על ידי אירווינג לאנגמיור ב־1928.

פלזמה מציגה תופעות שאינן במצבים אחרים. דוגמאות הן פילמנטציה, שכבות כפולות שבהן נוצר הפרש מטען מקומי, ומעגלים חשמליים בתוך הפלזמה. תופעות אלה קשורות לאינטראקציות לא־ליניאריות בין חלקיקים ושדות, ולעתים מובילות לשחרור אנרגיה ולחימום חלקיקים, כפי שנצפה בעטרת השמש.

פלזמה היא מצב של חומר שבו חלקיקים טעונים זזים חופשי. חלקיקים אלה נקראים אלקטרונים ויונים. הם מגיבים לשדות חשמליים ומגנטיים.

=מה זה אומר?
פלזמה מוליכה חשמל. היא לא דומה לגז רגיל. הרבה דברים בחלל הם פלזמה, למשל השמש.

=דוגמאות בטבע ובטכנולוגיה
על פני כדור הארץ רואים פלזמה בברק ובזוהר הקוטב. גם להבה חמה היא פלזמה. בתחומים טכנולוגיים משתמשים בה במסכים ונורות, ובייצור שבבים למחשבים.

=היסטוריה קצרה
שימו לב: פלזמה הוצאה לראשונה בשפופרת ניסוי על ידי קרוקס. אחר כך חוקרים אחרים הבינו מה זה. השם "פלזמה" ניתן ב־1928.

=תופעות מיוחדות
פלזמה יכולה ליצור חבלים דמויי חוט שנקראים פילמנטים. היא גם יכולה ליצור שכבות שבהן יש הפרשי מטען קטנים.

פלזמה היא חשובה מאוד בחלל ובטכנולוגיה. היא שונה מגז כי היא טעונה ומגיבה לשדות.