Когда мы говорим о различных формах материи, мы обычно выделяем три основных состояния: твердое, жидкое и газообразное. Однако есть и другое, менее известное состояние, называемое плазмой, которое может возникнуть при определенных условиях.
Вся материя состоит из атомов — крошечных частиц, которые являются основой всех вещей вокруг нас. Атомы состоят из протонов (положительно заряженных частиц), электронов (отрицательно заряженных) и нейтронов (незаряженных). Когда атомы соединяются, они образуют молекулы.
В обычном атоме газа количество положительных и отрицательных зарядов уравновешено. Это означает, что положительные заряды в ядре окружены таким же количеством отрицательно заряженных электронов, и каждый атом электрически нейтрален.
Плазма возникает, когда под воздействием тепла или других факторов несколько атомов теряют часть или все свои электроны. При этом оставшиеся части атомов сохраняют положительный заряд, а свободные электроны могут свободно перемещаться. Такие атомы и образованный из них электрически заряженный газ называются ионизированными.
Когда ионизируется достаточное количество атомов, чтобы существенно изменить электрические свойства газа, он превращается в плазму. Плазма активно реагирует на электромагнитные взаимодействия и даже способна их генерировать.
Давайте рассмотрим молекулу H2O. Она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. На рисунке выше представлены четыре состояния вещества H2O: лёд — это его твёрдая форма, вода — жидкая, а пар — газообразная.
Когда к льду добавляется тепловая энергия, он переходит из твёрдого состояния в жидкое. Если же к жидкости добавить ещё больше тепла, она превратится в пар. При постоянном повышении температуры пара молекулы газа становятся электрически заряженными, то есть ионизируются, что приводит к образованию плазмы.
Термин «плазма» был впервые применён к ионизированному газу в 1929 году американским химиком и физиком доктором Ирвингом Ленгмуром.
Некоторые виды плазмы существуют в природе: на солнце, других звёздах, в статическом электричестве и молниях. Однако есть и другие, созданные человеком разновидности плазмы, которые стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Например, неоновые лампы, люминесцентные лампы и плазменные телевизоры.