Jeder, der in der Grundschule Grundwissenschaften studiert hat, erinnert sich an die Lektion über die drei Zustände der Materie, oder? Dort wurde uns gesagt, dass Materie in drei Grundformen vorliegt: flüssig, fest und gasförmig. Dies funktioniert für das Periodensystem der Elemente und kann auf nahezu jede Verbindung erweitert werden. Außer vielleicht für Schlagsahne (diese verdammte Verbindung trotzt weiterhin Versuchen als Klassifizierung!) Aber was wäre, wenn es einen vierten Zustand für Materie gäbe? Es tritt auf, wenn ein gasähnlicher Materiezustand einen großen Teil ionisierter Partikel enthält und ein eigenes Magnetfeld erzeugt. Es heißt Plasma und ist zufällig die häufigste Art von Materie, die mehr als neunundneunzig Prozent der Materie im sichtbaren Universum umfasst und das Sonnensystem, interstellare und intergalaktische Umgebungen durchdringt.
Die Grundvoraussetzung hinter Plasma ist, dass das Erhitzen eines Gases seine molekularen Bindungen dissoziiert und es in seine Atome zerlegt. Weiteres Erhitzen führt zur Ionisation (Elektronenverlust), die es in ein Plasma verwandelt. Dieses Plasma wird daher durch das Vorhandensein geladener Teilchen definiert, sowohl positiver Ionen als auch negativer Elektronen. Das Vorhandensein einer großen Anzahl geladener Teilchen macht das Plasma elektrisch leitend, so dass es stark auf elektromagnetische Felder reagiert. Plasma hat daher Eigenschaften, die denen von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen völlig unähnlich sind, und wird als ein bestimmter Materiezustand angesehen. Wie ein Gas hat Plasma keine bestimmte Form oder ein bestimmtes Volumen, es sei denn, es ist in einem Behälter eingeschlossen. Im Gegensatz zu Gas kann es jedoch unter dem Einfluss eines Magnetfelds Strukturen wie Filamente, Strahlen und Doppelschichten bilden. Genau aus diesem Grund wird Plasma für den Bau von Elektronik wie Plasmafernsehern und Leuchtreklamen verwendet.
Die Existenz von Plasma wurde erstmals 1879 von Sir William Crookes unter Verwendung einer Anordnung entdeckt, die heute als "Crookes-Röhre" bekannt ist, einer experimentellen elektrischen Entladungsröhre, in der Luft durch Anlegen einer Hochspannung über eine Spannungsspule ionisiert wird. Zu dieser Zeit bezeichnete er es wegen seiner Lichtqualität als „strahlende Materie“. Sir J.J. Thomson, ein britischer Physiker, identifizierte die Natur der Materie 1897 dank seiner Entdeckung von Elektronen und zahlreicher Experimente mit Kathodenstrahlröhren. Der Begriff „Plasma“ wurde jedoch erst 1928 von Irving Langmuir geprägt, einem amerikanischen Chemiker und Physiker, der anscheinend an Blutplasma erinnert wurde.
Wie bereits erwähnt, sind Plasmen bei weitem die häufigste Phase der Materie im Universum. Alle Sterne bestehen aus Plasma, und selbst der Raum zwischen den Sternen ist mit einem Plasma gefüllt, wenn auch einem sehr spärlichen.
Wir haben viele Artikel über Plasma für das Space Magazine geschrieben. Hier ist ein Artikel über den Plasmamotor und hier ein Artikel über die Zustände der Materie.
Wenn Sie weitere Informationen zu Plasma wünschen, lesen Sie diese Artikel von Chem4Kids und NASA Science.
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast rund um die Sonne aufgenommen. Hören Sie hier, Episode 30: Die Sonne, Flecken und alles.
Quellen:
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
