Plazma
Plazma Fizikte, bir gazdaki atomlar iyonlaştığında üretilen, kabaca eşit sayıda pozitif ve negatif yüklü parçacıkların bulunduğu elektriksel olarak iletken bir ortam. Bazen maddenin dördüncü hali olarak adlandırılır, katı , sıvı ve gaz halleri.
Negatif yük genellikle elektronlar , her biri bir birim negatif yüke sahiptir. Pozitif yük tipik olarak aynı elektronları eksik olan atomlar veya moleküller tarafından taşınır. Bazı nadir fakat ilginç durumlarda, bir tür elektronda eksik elektronlar atom veya molekül başka bir bileşene bağlanarak hem pozitif hem de negatif iyonlar içeren bir plazma oluşur. Bu türün en uç durumu, küçük ama makroskopik toz parçacıklarının tozlu plazma olarak adlandırılan bir durumda şarj olmasıyla ortaya çıkar. Plazma durumunun benzersizliği, aşağıdaki gibi kuvvetlere ek olarak bir plazmaya etki eden elektrik ve manyetik kuvvetlerin öneminden kaynaklanmaktadır. Yerçekimi her türlü maddeyi etkileyen. Bu elektromanyetik kuvvetler büyük mesafelerde hareket edebildiğinden, parçacıklar nadiren birbirleriyle çarpışsalar bile bir plazma toplu olarak bir sıvı gibi hareket edecektir.
Evrendeki neredeyse tüm görünür madde, plazma halinde bulunur ve esas olarak bu formda meydana gelir. Güneş ve yıldızlar ve gezegenler arası ve yıldızlararası uzayda. Auroralar Şimşek , ve kaynak arkları da plazmadır; Plazmalar neon ve floresan tüplerde, metalik katıların kristal yapısında ve diğer birçok olay ve nesnede bulunur. Dünya kendisi bir dalmış zayıf Güneş rüzgarı adı verilen plazma ve iyonosfer adı verilen yoğun bir plazma ile çevrilidir.
Laboratuarda bir gazın son derece yüksek bir sıcaklığa ısıtılmasıyla bir plazma üretilebilir, bu da atomları ve molekülleri arasında o kadar şiddetli çarpışmalara neden olur ki elektronlar serbest kalır ve gerekli elektronları ve iyonları verir. Benzer bir süreç yıldızların içinde gerçekleşir. Uzayda baskın plazma oluşum süreci, güneş ışığından veya yıldız ışığından gelen fotonların mevcut bir gaz tarafından emildiği ve elektronların yayılmasına neden olduğu fotoiyonizasyondur. Güneş ve yıldızlar sürekli parladıkları için, bu gibi durumlarda hemen hemen tüm madde iyonize olur ve plazmanın tamamen iyonize olduğu söylenir. Ancak bu durum böyle olmak zorunda değildir, ancak bir plazma yalnızca kısmen iyonize olabilir. Yalnızca elektronlardan ve protonlardan (hidrojen çekirdekleri) oluşan tamamen iyonize bir hidrojen plazması, en temel plazmadır.
Plazma fiziğinin gelişimi
Plazma halinin modern kavramı, yalnızca 1950'lerin başlarına kadar uzanan yakın tarihli bir kökene sahiptir. Tarihi pek çok şeyle iç içedir. disiplinler . Üç temel çalışma alanı, bir disiplin olarak plazma fiziğinin gelişimine benzersiz erken katkılarda bulundu: elektrik deşarjları, manyetohidrodinamik (cıva gibi iletken bir sıvının çalışıldığı) ve kinetik teori.
Elektrik deşarjı fenomenine olan ilgi, 18. yüzyılın başlarına kadar, üç İngiliz fizikçinin (1830'larda Michael Faraday ve 19. yüzyılın başında Joseph John Thomson ve John Sealy Edward Townsend) temellerini atmasıyla izlenebilir. fenomenlerin mevcut anlayışı. Irving Langmuir 1923'te elektrik boşalmalarını araştırırken plazma terimini tanıttı. 1929'da o ve Amerika Birleşik Devletleri'nde çalışan başka bir fizikçi olan Lewi Tonks, bu terimi, negatif yüklü elektronların belirli periyodik değişimlerinin meydana gelebileceği deşarj bölgelerini belirtmek için kullandılar. Bu salınımları plazma salınımları olarak adlandırdılar, davranışları jöle benzeri bir maddeyi düşündürdü. Ancak 1952'ye kadar, diğer iki Amerikalı fizikçi, David Bohm ve ilk olarak metallerdeki elektronların toplu davranışını iyonize gazlardakinden farklı olarak ele alan David Pines, tam anlamıyla takdir edilen bir plazma kavramının genel uygulanabilirliğiydi.
toplu Manyetik alanlarda yüklü parçacıkların davranışı ve iletken akışkan kavramı örtük Temelleri 1800'lerin başlarında ve ortalarında Fransa'dan Faraday ve André-Marie Ampère tarafından atılan manyetohidrodinamik çalışmalarda. Bununla birlikte, 1930'lara kadar, yeni güneş ve jeofizik fenomenlerin keşfedildiği zamana kadar, iyonize gazlar ve manyetik alanlar arasındaki karşılıklı etkileşimin temel problemlerinin çoğu dikkate alınmadı. 1942'de İsveçli bir fizikçi olan Hannes Alfvén, manyetohidrodinamik dalgalar kavramını tanıttı. Bu katkı, uzay plazmaları üzerine yaptığı ileri çalışmalarla birlikte Alfvén'in Nobel Ödülü 1970 yılında Fizik için.
PHELIX lazerin nasıl çalıştığını anlayın Darmstadt, Almanya'daki GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırma Merkezi'nde PHELIX (Ağır İyon Deneyleri için Petawatt Yüksek Enerjili Lazer) lazeri hakkında bilgi edinin. PHELIX, plazma ve atom fiziği araştırmaları için kullanılır. Contunico ZDF Enterprises GmbH, Mainz Bu makale için tüm videoları görün
Bu iki ayrı yaklaşım - elektrik deşarjlarının incelenmesi ve manyetik alanlarda iletken akışkanların davranışının incelenmesi - plazma durumunun kinetik teorisinin getirilmesiyle birleştirildi. Bu teori, gaz gibi plazmanın, etkileşimleri çarpışmaların yanı sıra uzun menzilli elektromanyetik kuvvetler yoluyla olabilen rastgele hareket halindeki parçacıklardan oluştuğunu belirtir. 1905'te Hollandalı fizikçi Hendrik Antoon Lorentz, atomlar için kinetik denklemi (Avusturyalı fizikçi Ludwig Eduard Boltzmann'ın formülasyonu) elektronların metallerdeki davranışına uyguladı. 1930'larda ve 40'larda çeşitli fizikçiler ve matematikçiler, plazma kinetik teorisini daha da ileri düzeyde geliştirdiler. 1950'lerin başından beri ilgi giderek artan bir şekilde plazma durumunun kendisine odaklandı. Uzay araştırmaları, elektronik cihazların geliştirilmesi, astrofiziksel olaylarda manyetik alanların önemine dair artan farkındalık ve kontrollü termonükleer (nükleer füzyon) güç reaktörleri arayışı, bu tür bir ilgiyi teşvik etti. Fenomenlerin karmaşıklığı nedeniyle, uzay plazma fiziği araştırmalarında birçok problem çözülmemiştir. Örneğin, güneş rüzgarının tanımları, yalnızca atmosfer biliminde ihtiyaç duyulan yerçekimi, sıcaklık ve basıncın etkileriyle ilgilenen denklemleri değil, aynı zamanda İskoç fizikçinin denklemlerini de içermelidir. James Clerk Maxwell elektromanyetik alanı tanımlamak için gerekli olan.
Paylaş: