البلازما Plasma
أن المادة في حالاتها الثلاث ( الصلبة والسائلة والغازية ) لا تمثل سوى اقل من 10% من أصل المادة الكلية الموجودة في الكون وان ما تبقى من هذه النسبة وهي أكثر من 90% فتمثلها الحالة الأيونية وهي ما يطلق عليها اليوم بالحالة الربعة للمادة أو حالة البلازما .
ازدادت أهمية البلازما حديثا لزيادة استخداماتها العملية الحديثة فضلا عن الآمال المعقودة على أنها ستكون مصدر طاقة المستقبل البديلة .
ويمكن أن نعرف البلازما بتعريف آخر(بالإنكليزية: Plasma) أو الهَيُولَى هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيئة.
فإذا كانت المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة.
وعلى النقيض من الغازات فإن للبلازما صفاتها الخاصة :-
يؤدي التأين لخروج واحد أو أكثر من الإلكترونات عند تسليط حرارة أو طاقة معينة. هذه الشحنة الكهربية تجعل البلازما أو الهيولى موصلة للكهرباء ولذلك ستستجيب بقوة للمجال الكهرومغناطيسي. تأخذ البلازما شكل غاز محايد (معتدل) شبيه بالغيوم، على سبيل المثال النجوم. أو قد يأتي كحزم متأينة ولكنها تحتوي على غبار وحبيبات (وتسمى البلازما المغبرة) وهذه قد تشكلت بواسطة الحرارة والغاز المتأين. فعند قذف الإلكترون بعيدا عن النواة ستصبح الشحنات الموجبة والسالبة أكثر حرية.
وتعرف حالة المادة بأنها ( بلازما ) ايظا عندما تكون نسبة عالية من ذراتها موجودة على شكل ايونات موجبة منفصلة عن الكتروناتها السالبة نتيجة لوجودها في درجات حرارية عالية جدا جدا .
تشكل البلازما نسبة 99% من المادة الكونية بين النجوم والمجرات من حيث الكتلة والحجم، وبعض الكواكب تشكل البلازما أغلب مادتها، حيث يعتبر كوكب المشتري كتلة هائلة من البلازما، وحوالي 0.1% فقط من الكتلة وما بين 10 و15% من الحجم يدخل بمدار كوكب بلوتو.
تقاس حرارة البلازما بالكلفن أو إلكترون فولت ، وهي عبارة عن قياس للطاقة الحركية الحرارية لكل جزيء استنادا للحرارة المرتبطة بالإلكترونات والأيونات والجسيمات المحايدة فإن البلازما يمكن تصنيفها على أنها حرارية أو لا حرارية :
•البلازما الحرارية Thermal Plasma : تكون فيها الإلكترونات والأجسام الثقيلة بنفس درجة الحرارة، أي تكون بحالة توازن حراري مع بعضها البعض.
•البلازما اللا حرارية Non-Thermal Plasma : تكون الأيونات والجسيمات المحايدة بحالة الحرارة المحيطة بها بينما ترتفع درجة حرارة الإلكترونات بشكل أكبر بكثير.
تتحكم الحرارة بدرجة التأين بالبلازما، وخصوصا أن تأين البلازما محدد بدرجة حرارة الإلكترون المتصلة بطاقة التأين (وبدرجة أضعف بالكثافة). يشار إلى البلازما أحيانا على أنها حارة إذا كانت متأينة بدرجة تامة، أو باردة إذا كان جزء بسيط (كمثال 1%) من جزيء غاز متأين. حتى في حالة البلازما الباردة فإن درجة حرارة الإلكترون المثالية تكون حوالي عدة آلاف من الدرجات المئوية. وعادة ما تكون البلازما المستخدمة في التكنولوجيا البلازمية باردة في هذا الصدد.
توليد البلازما Plasma Production
يتم توليد البلازما عمليا بتسخين الغاز تحت ضغط واطئ إلى درجات حرارية عالية جدا (10^5 –10^4 كلفن ) وقد تصل إلى ملايين الدرجات الحرارية بحيث تصبح الطاقة الحركية لذراته وجزيئاته مساوية أو تزيد عن طاقة تأين تلك الذرات والجزيئات ،
لا يمكن الاحتفاظ بالبلازما داخل أوعية مادية لان درجة حرارتها ستؤدي إلى صهر الأوعية وقد أمكن الاحتفاظ بالبلازما في درجات الحرارة العالية ضمن المجالات المغناطيسية التي تمنع البلازما من إن تلامس الأوعية المادية .
البلازما و المجال المغناطيسي Plasma and Magnetic Field
يمكن للمجال المغناطيسي التواجد داخل البلازما على عكس المجال الكهربائي الذي لا يستطيع التواجد داخل البلازما ، وان وجود خطوط المجال المغناطيسي داخل البلازما يفرض عليها الكثير من المحددات ، حيث أنها تكون مجمده داخل البلازما فإذا كانت البلازما ساكنة فان خطوط المجال المغناطيسي ستكون ساكنة أيظا والعكس صحيح .
إن سبب الالتصاق القوي لخطوط المجال المغناطيسي إلى البلازما هو توصيلية البلازما العالية جدا والتي تكون إلى المالانهاية في البلازما المثالية ولهذا يعود سبب اختفاء المجال الكهربائي خلال البلازما .
