الحالة الرابعة للمادة

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
البلازما|

من المعلوم لغير المختصين أن للمادة ثلاث حالات مختلفة؛ منها الصلبة كجهازك الذي تقرأ منه هذا المقال، والسائلة كقهوة الصباح، والغازية كالأكسجين الذي تتنفسه. لكن، هل تعرف أن للمادة حالة رابعة تُسمَّى البلازما. هيا بنا لنعرف ما هي البلازما وأين توجد؟ وهل نستطيع أن نصنعها؟ وما هو سلوكها؟ وما هي الأمثلة المشاهدة للبلازما؟

ما هي البلازما؟

من المعروف أن المادة تتكون من ذرات، وتختلف حالة المادة وفقًا لدرجة ترابط ذراتها، فالمادة الصلبة ذارتها متماسكة، والسائلة قليلة التماسك، والغازية منعدمة التماسك، أما حالة البلازما فهي مشابهة للحالة الغازية، لكن الفرق بينهما أن البلازما عبارة عن غاز متأيِّن، والتأيُّن هو عملية تقوم بها الذرة أو الجزيء لكسب شحنة موجبة أو سالبة من خلال كسب أو فقدان الإلكترونات(1).

أين توجد البلازما، وهل نستطيع تصنيعها؟

لا توجد البلازما بشكلٍ طبيعي في الأرض لكنها موجودة بشكلٍ شائعٍ في الكون الواسع الذي نعيش فيه، وأقرب بلازما لنا في هذا الكون هي الشمس، فالشمس بشكلٍ خاص والنجوم التي تملأ الكون بشكلٍ عام تُعتبر كُراتٍ بلازمية. يمكن أن تنشأ البلازما عن طريق كسر أي روابط جزيئية مع المجال المغناطيسي عن طريق جهاز مثل الليزر.
الجدير بالذكر أن أعلى درجة حرارة تم تسجيلها لبلازما تم تصنيعها في الأرض كانت تساوي 6 تريليون درجة مئوية (10.8 تريليون درجة فهرنهايت (وهي أعلى سخونةً من درجة حرارة مركز الشمس، التي تساوي 5 مليون درجة مئوية (9 مليار درجة فهرنهايت)
وقد تم تسجيل درجة الحرارة هذه في مصادم الهادرون الكبير؛ حيث قاد العلماء بصدم أيونات الرصاص معًا، ما نتج عنه صنع بلازما كوارك-غلوون بهدف محاكاة الظروف التي نشأ بها الكون (2).

ما هو سلوك البلازما؟

في الغاز العادي، جميع الجسميات تتصرف تقريبًا بنفس الطريقة. إذا كان لديك غاز في وعاء وتجعل درجة حرارتها مساوية لدرجة حرارة الغرفة فإن جميع الجزيئات داخل الوعاء، في المتوسط، تتحرك بنفس السرعة، وإذا قست سرعة الكثير من الجسيمات الفردية سوف تحصل على منحنى التوزيع مع كثير من الجسيمات التي تتحرك بالقرب من المستوى المتوسط وعدد قليل فقط إما ببطء على وجه الخصوص أو بسرعة، ذلك لأن الغازات مثل كرات البلياردو، تضرب بعضها بعضًا وتنقل الطاقة بين بعضها. هذا لا يحدث في البلازما، وخاصةً في المجالين الكهربائي والمغناطيسي. يمكن للمجال المغناطيسي خلق عددٍ من الجسيمات السريعةِ جدًا، على سبيل المثال: معظم البلازما ليست كثيفةً بما فيه الكفاية للجسيمات فتتصادم مع بعضها بعضًا في كثيرٍ من الأحيان، وبالتالي فإن التفاعلات المغناطيسية والكهربائية تصبح أكثر أهمية(3).

ما هي الأمثلة المُشاهَدة للبلازما؟

وهذه مجموعة من الأمثلة للبلازما:

  1. البرق
  2. الشفق القطبي
  3. الغاز الموجود داخل أضواء الفلورسنت
  4. الرياح الشمسية
  5. أقواس اللحام
  6. الغلاف الأيوني للأرض
  7. النجوم )بما في ذلك الشمس(
  8. ذيل المذنب
  9. الغيوم الغازية النجمية
  10. الكرات النارية الناتجة عن الإنفجارات النووية(4)

وبهذا نكون قد وصلنا لنهاية مقالنا عن الحالة الرابعة للمادة.

إعداد: Phys Amin Yousef
مراجعة: Eslam Samy
تدقيق وتصميم: Mohamed Sayed Elgohary

المصادر:

  1. plasma | state of matter [Internet]. Encyclopedia Britannica. Available from: https://www.britannica.com/science/plasma-state-of-matter
  2. Plasma: The Fourth State of Matter [Internet]. Futurism. 2014. Available from: https://futurism.com/plasma-the-fourth-state-of-matter-2/
  3. Emspak J, May 5 LSC|, ET 2016 12:20am. States of Matter: Plasma [Internet]. Live Science. Available from: https://www.livescience.com/54652-plasma.html
  4. Helmenstine AM, Ph.D. What Are Some Examples of Plasma? [Internet]. ThoughtCo. Available from: https://www.thoughtco.com/examples-of-plasma-608335