Iedereen die elementaire wetenschappen op de lagere school volgde, herinnert zich de les over de drie toestanden van materie, toch? Daar werd ons verteld dat materie in drie basisvormen voorkomt: vloeibaar, vast en gas. Dit werkt voor het periodiek systeem der elementen en kan worden uitgebreid tot zowat elke verbinding. Behalve misschien voor slagroom (die verdomde verbinding blijft pogingen als classificatie trotseren!) Maar wat als er een vierde toestand zou zijn voor materie? Het komt voor wanneer een materie die lijkt op gas een groot deel van geïoniseerde deeltjes bevat en een eigen magnetisch veld genereert. Het heet plasma en het is toevallig het meest voorkomende type materie, dat meer dan negenennegentig procent van de materie in het zichtbare universum omvat en dat het zonnestelsel, de interstellaire en intergalactische omgevingen doordringt.
Het uitgangspunt achter plasma is dat verwarming van een gas zijn moleculaire bindingen dissocieert, waardoor het in zijn samenstellende atomen wordt omgezet. Verdere verwarming leidt tot ionisatie (verlies van elektronen), waardoor het in een plasma verandert. Dit plasma wordt daarom gedefinieerd door het bestaan van geladen deeltjes, zowel positieve ionen als negatieve elektronen. De aanwezigheid van een groot aantal geladen deeltjes maakt het plasma elektrisch geleidend zodat het sterk reageert op elektromagnetische velden. Plasma heeft daarom eigenschappen die heel anders zijn dan die van vaste stoffen, vloeistoffen of gassen en wordt beschouwd als een afzonderlijke materie. Net als een gas heeft plasma geen bepaalde vorm of een bepaald volume, tenzij het is ingesloten in een container. Maar in tegenstelling tot gas kan het onder invloed van een magnetisch veld structuren vormen zoals filamenten, bundels en dubbele lagen. Precies daarom wordt plasma gebruikt bij de constructie van elektronica, zoals plasma-tv's en neonreclames.
Het bestaan van plasma werd voor het eerst ontdekt door Sir William Crookes in 1879 met behulp van een assemblage die tegenwoordig bekend staat als een "Crookes-buis", een experimentele elektrische ontladingsbuis waarin lucht wordt geïoniseerd door het aanleggen van een hoogspanning via een spanningsspoel. Hij bestempelde het destijds als "stralende materie" vanwege de lichtgevende kwaliteit. Sir J.J. Thomson, een Britse natuurkundige, identificeerde de aard van de zaak in 1897 dankzij zijn ontdekking van elektronen en talloze experimenten met kathodestraalbuizen. Het duurde echter tot 1928 voordat de term 'plasma' werd bedacht door Irving Langmuir, een Amerikaanse chemicus en fysicus, die blijkbaar aan bloedplasma werd herinnerd.
Zoals eerder vermeld, zijn plasma's verreweg de meest voorkomende fase van materie in het universum. Alle sterren zijn gemaakt van plasma en zelfs de ruimte tussen de sterren is gevuld met een plasma, zij het een zeer schaarse.
Voor Space Magazine hebben we veel artikelen over plasma geschreven. Hier is een artikel over de plasmamotor en hier is een artikel over de toestand van de materie.
Als je meer informatie wilt over plasma, bekijk dan deze artikelen van Chem4Kids en NASA Science.
We hebben ook een aflevering van Astronomy Cast over de zon opgenomen. Luister hier, aflevering 30: The Sun, Spots and All.
Bronnen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_%28physics%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_tube
http://en.wikipedia.org/wiki/Charge_carrier
http://en.wikipedia.org/wiki/J._J._Thomson
http://en.wikipedia.org/wiki/Irving_Langmuir
http://www.plasmas.org/basics.htm
http://www.plasmas.org/what-are-plasmas.htm
