Plasma adalah gas terionisasi panas yang terdiri dari jumlah ion bermuatan positif dan elektron yang bermuatan negatif kurang lebih sama. Karakteristik plasma berbeda secara signifikan dengan gas netral biasa sehingga plasma dianggap sebagai “keadaan materi keempat” yang berbeda.

Sebagai contoh, karena plasma terdiri dari partikel bermuatan listrik, mereka sangat dipengaruhi oleh medan listrik dan magnet (lihat gambar) sedangkan gas netral tidak. Contoh dari pengaruh tersebut adalah penjebakan partikel bermuatan energi sepanjang garis medan geomagnetik untuk membentuk sabuk radiasi Van Allen.

Selain medan yang dipaksakan secara eksternal, seperti medan magnet Bumi atau medan magnet antarplanet, plasma ditindaklanjuti oleh medan listrik dan magnet yang dibuat dalam plasma itu sendiri melalui konsentrasi muatan terlokalisasi dan arus listrik yang dihasilkan dari gerakan diferensial ion dan elektron.

Gaya-gaya yang diberikan oleh medan-medan ini pada partikel bermuatan yang membentuk plasma bekerja pada jarak jauh dan memberikan perilaku partikel yang koheren, kualitas kolektif yang tidak ditampilkan oleh gas netral. (Terlepas dari adanya konsentrasi muatan lokal dan potensi listrik, plasma secara elektrik “kuasi-netral,” karena, secara agregat, terdapat kira-kira jumlah yang sama dari partikel bermuatan positif dan negatif yang didistribusikan sehingga muatannya dibatalkan.)

Plasma di Alam semesta

Diperkirakan bahwa 99% materi di alam semesta yang dapat diamati adalah dalam kondisi plasma … karena itu ungkapan “alam semesta plasma.” (Ungkapan “alam semesta yang dapat diamati” adalah kualifikasi penting: kira-kira 90% dari massa alam semesta dianggap terkandung dalam “materi gelap,” komposisi dan keadaan yang tidak diketahui.) Bintang-bintang, jet bintang dan ekstragalaktik, dan media antarbintang adalah contoh plasma astrofisika (lihat gambar). Di tata surya kita, Matahari, medium antarplanet, magnetosfer dan / atau ionosfer Bumi dan planet lain, serta ionosfer komet dan bulan planet tertentu semuanya terdiri dari plasma.

Plasma yang menarik bagi fisikawan luar angkasa sangat lemah, dengan kepadatan yang secara dramatis lebih rendah daripada yang dicapai dalam vakuum laboratorium. Kerapatan vakum laboratorium terbaik adalah sekitar 10 miliar partikel per sentimeter kubik. Sebagai perbandingan, kepadatan daerah plasma magnetosfer terpadat, plasma bagian dalam, hanya 1000 partikel per sentimeter kubik, sedangkan lembaran plasma kurang dari 1 partikel per sentimeter kubik.

Temperatur plasma ruang angkasa sangat tinggi, mulai dari beberapa ribu derajat Celcius di plasma hingga beberapa juta derajat pada arus cincin. Sementara suhu plasma “dingin” ionosfer dan plasma biasanya diberikan dalam derajat Kelvin, plasma “panas” magnetosfer lebih sering dinyatakan dalam hal energi kinetik rata-rata partikel konstituennya yang diukur dalam “elektron volt “.

Elektron Volt (eV) adalah energi yang diperoleh elektron saat dipercepat melalui beda potensial satu volt dan setara dengan 11.600 derajat Kelvin. Plasma magnetosfer sering dicirikan sebagai “dingin” atau “panas.” Meskipun label ini cukup subyektif, mereka banyak digunakan dalam literatur fisika ruang. Sebagai patokan, plasma dengan suhu kurang dari 100 eV adalah “dingin”, sedangkan plasma dengan suhu mulai dari 100 eV hingga 30 keV dapat dianggap “panas”. (Partikel dengan energi lebih tinggi – seperti yang mengisi sabuk radiasi – disebut “energik.”)

Contoh

contoh plasmaSalah satu bentuk materi adalah plasma. Plasma terdiri dari elektron dan ion bebas yang tidak terkait dengan inti atom. Anda menjumpainya setiap hari tetapi mungkin tidak mengenalinya.

Berikut adalah 10 contoh bentuk plasma:

  • petir
  • aurora
  • gas bertekanan rendah terekitasi di dalamĀ  neon dan lampu neon
  • angin matahari
  • busur pengelasan
  • ionosfer bumi
  • bintang (termasuk Matahari)
  • ekor komet
  • awan gas antarbintang
  • bola api ledakan nuklir