plazma

plazmà (gr. plasma – lipdinys, darinys), visiškai arba iš dalies jonizuotos dujos; kvazineutrali dujų būsena, kurioje teigiamųjų ir neigiamųjų krūvių tankiai yra vienodi, o vidinio elektrinio lauko stipris lygus nuliui. Prie plazmos kraštų elektronai dėl šiluminio judėjimo išlekia iš plazmos, ir Debye’aus ekranavimo nuotoliu L_D kvazineutralumas pažeidžiamas. Plazmos pagrindiniai parametrai: krūvininkų koncentracija n, jų slėgis p ir temperatūra T. Neutraliųjų dujų molekulėms būdinga artimoji binarinė sąveika, tarp elektringųjų plazmos dalelių veikia tolimosios sąveikos Coulomb’o jėgos, pasireiškia kolektyvinė sąveika. Dėl plazmos dalelių kolektyvinio judėjimo ir reagavimo į išorinį poveikį plazmoje sužadinami plazmos virpesiai ir bangos. Skiriama žemosios T < 10⁵ K ir aukštosios T ≈ 10⁶–10⁸ K temperatūros plazma. Aukštosios temperatūros plazmos dalelės termodinamiškai pusiausviros, visų jų šiluminio judėjimo vidutinė kinetinė energija ir temperatūra yra vienodos, todėl tokia plazma vadinama izotermine. Idealiosios plazmos atveju dalelių sąveikos potencinė energija yra maža palyginti su šiluminio judėjimo energija. Plazmos būsenos yra Saulės ir žvaigždžių medžiaga, žvaigždžių atmosfera, iš dalies tarpžvaigždinė aplinka, Galaktikos, rūkai, bet plazmos tankiai yra labai nevienodi: nuo n ≈ 10^–6 cm^–3 tarpgalaktinėje erdvėje iki n ≈ 10²² cm^–3 žvaigždžių centruose. Žemės išorėje esanti plazmos Saulės vėjas sudaro magnetosferą, kuri sukelia magnetines audras, dėl kurių stebime šiaurės pašvaistę, ir jonosferą, nuo kurios atsispindėjusios radijo bangos laiduoja tolimąjį radijo ryšį. Žemosios temperatūros (šaltoji) plazma sukuriama jonizuojant dujas elektromagnetine spinduliuote, apšaudant dujų atomus greitosiomis dalelėmis, vykstant lankiniam, rusenančiajam arba kibirkštiniam elektros išlydžiams. Elektros išlydžio plazmoje elektringąsias daleles veikia elektrinis laukas. Elektronai glaudžiai sąveikauja su sunkiosiomis plazmos dalelėmis ir nepraranda energijos, todėl elektrinis laukas didina jų chaotinio judėjimo energiją ir ją atitinkančią temperatūrą, išlydyje siekiančią 10⁴–10⁵ K, gerokai viršijančią jonų ar neutraliųjų dalelių temperatūrą. Elektros išlydžio plazma nėra izoterminė ir termodinamiškai nepusiausvira.

Elektros išlydyje elektronų ir jonų tankis lieka pastovus, jei nekinta išlydžio sąlygos, bet slėgis ir elektrinio lauko stipris kaitinant dujas jonizuotų dalelių tankis ilgainiui didėja. Elektros išlydyje slėgiui pasiekus apie 10⁴ Pa plazma tampa izotermine. Plazmai būdingas savybes turi elektronai ir skylės puslaidininkiuose ir laisvieji elektronai metaluose, kurie sudaro plazmą kietuosiuose kūnuose. Kietųjų kūnų plazma egzistuoja ir žemosiose temperatūrose, artimose absoliučiajam nuliui. Faziniams virsmams būdingo aštraus perėjimo iš dujų į plazmą nėra ir griežtai vertinant plazma nėra nauja medžiagos fazė. Plazmos reakcija į elektrinius ir elektromagnetinius laukus skiriasi nuo dujų. Elektrinis laukas plazmoje sukuria elektros srovę (dujų šis laukas neveikia). Plazma elektromagnetines bangas atspindi, nejonizuotos dujos joms skaidrios.

šviečiantis plazmos rutulys

Plazmos terminą 1922 pirmasis pavartojo I. Langmuiras.

2268