Plasma

Kaikki ympärilläsi koostuu aineesta – atomeista ja molekyyleistä. Nämä hiukkaset voidaan järjestää eri tavoilla, ja tämä muuttaa aineen ominaisuuksia. Lähelle toisiaan järjestyneet hiukkaset muodostavat kiinteää ainetta, kuten jäätä tai kirjan. Hiukkaset, jotka ovat hieman kauempana toisistaan ja voivat liikkua vapaammin, muodostavat nesteitä, kuten vettä tai veren kehossasi. Ja hiukkaset, jotka leijuvat ympäriinsä vapaasti ilman tarkkaa muotoa, muodostavat kaasuja, kuten vesihöyryn tai ilman, jota hengität.

Nämä ovat aineen kolme perusolomuotoa, joita esiintyy luonnossa. Niitä on helppo seurata kaikkialla ympärilläsi. Mutta on neljäskin aineen olomuoto, jota et välttämättä tiedä! Vieraillaanpa Sir William Crookesin luona 1879, kun hän havaitsee sen pian... Crookes suorittaa koetta kehittämällään laitteella.

Tämä laite, joka tunnetaan nykyään Crookesin putkena, on lasipolttimo, jossa on ilmaa hyvin alhaisessa paineessa. Polttimo on yhteydessä sähköiseen energianlähteeseen. Kun Crookes yhdistää putken sähkövirtaan, sen sisäosa alkaa loistaa! Näyttäisi, että kaasulle putken sisällä tapahtuu jotain, mikä saa sen käyttäytymään eri tavalla kuin mikään kiinteä aine, neste tai kaasu, jonka tiedämme. Crookes päättelee, että kaasu putken sisällä on varmaan muuttunut uudenlaiseen olomuotoon.

Loisteen takia, hän kutsuu sitä säteileväksi aineeksi. Tutkijat jatkavat tämän uuden aineen olomuodon tutkimista. Noin 50 vuotta myöhemmin toinen tutkija, Irving Landmuir, antaa sille uuden nimen – plasma. Mitä oikeastaan on plasma ja kuinka se eroaa muista aineen olomuodoista? Plasma ei ole kuin nesteet tai kiinteät aineet.

Se ei ole niin tiheä ja sillä on hyvin erilaiset ominaisuudet. Se näyttäisi olevan enemmän kaasun kaltaista – plasmalla ei ole selkeää muotoa. Se leviää helposti ja epämääräisesti, ellei sitä ole laitettu jonkinlaiseen astiaan. Mutta plasma eroaa kaasusta tärkeillä tavoilla. Kaasussa molekyylit ja atomit eivät ole varautuneita.

Mutta kun korkea energia, kuten lämpö tai sähkö, kohdistetaan kaasuun, sen molekyylit ja atomit hajoavat. Sitten kaasu muuttuu pilveksi vapaana leijailevia, negatiivisesti ja positiiviesti varautuneita hiukkasia – elektroneja ja ioneja. Kaasu ionisoituu. Ja ionisoitu kaasu ei enää itseasiassa ole kaasua – vaan se on plasmaa! Koska plasman hiukkaset ovat varautuneita, se voi tehdä asioita, joita kaasu ei voi, kuten johtaa sähköä tai vaikuttaa magneettikenttiin.

Lisäksi plasma hohtaa, koska kun sen varautuneet hiukkaset ovat keskenään vuorovaikutuksessa, ne tuottavat valoa. Vaikka plasma löydettiin myöhään, se on kaikkein yleisin aineen olomuoto maailmankaikkeudessa. Aurinko on itse asiassa valtava plasmapallo. Kuten ovat kaikki maailmankaikkeuden tähdet. Ja jos olet nähnyt loistavia värikkäitä valoja taivaalla, eli revontulia, olet katsellut myös plasmaa!

Maassa luonnollinen plasma ilmenee yleisimmin salamointina. Salamat muodostuvat kun erot sähköisissä varauksissa maanpinnan ja taivaan välillä ovat tarpeeksi suuria ionisoimaan ilman niiden välillä. Ilma muuttuu plasmaksi ja muodostaa sähköä johtavan purkauskanavan - salaman. Olemme myös oppineet luomaan plasmaa itse, ja olemme käyttäneet sitä moniin eri tarkoituksiin Plasmaleikkureista, joita käytetään teollisuudessa metallien leikaamiseen, loisteputkilamppuihin, neonkyltteihin ja plasmatelkkareihin. Plasma ei ole ainoastaan yleisin aineen olomuoto maailmankaikkeudessa, vaan se on koko ajan yleistymässä myös jokapäiväisessä elämässämme!