Plasma

Allt runt omkring dig består av materia – av atomer och molekyler. De här partiklarna kan vara ordnade på olika sätt, och det ändrar materiens egenskaper. Partiklar som befinner sig nära varandra bildar fasta strukturer, som is, eller en bok. Partiklar som är lite längre ifrån varandra och kan röra sig mer fritt bildar vätskor, som vatten eller blodet i kroppen. Och partiklar som flyger runt fritt utan någon fast struktur är gaser, som ånga eller luften du andas.

Det här är de tre grundläggande tillstånd hos materia som oftast återfinns i naturen. De är lätta att observera överallt omkring dig. Men det finns ett fjärde tillstånd som du kanske är mindre bekant med! Vi besöker Sir William Crookes 1879, just när han är på väg att upptäcka det ... Crookes genomför ett experiment med en apparat han har uppfunnit.

Anordningen, som idag kallas Crookes-rör, är en glaskolv som innehåller luft vid mycket lågt tryck. Kolven är ansluten till en elektrisk krets. När Crookes slår på elektriciteten börjar insidan av röret att lysa! Det verkar som om något händer med gasen inuti röret som gör att den beter sig annorlunda än några kända fasta ämnen, vätskor eller gaser. Crookes drar slutsatsen att gasen inuti röret måste ha omvandlats till ett nytt tillstånd.

Eftersom det lyser kallar han det "lysande materia". Forskare fortsätter att studera det nyupptäckta materietillståndet Ungefär 50 år senare får det ett nytt namn av forskaren Irving Langmuir: plasma. Vad är plasma egentligen, och hur skiljer det sig från de andra tillstånden? Plasma är inte alls likt vätskor eller fasta ämnen. Det är mindre tätt och har helt annorlunda egenskaper.

Det är mycket mer likt en gas: plasma har ingen bestämd form, och det sprider ut sig obehindrat, om det inte placeras i någon form av behållare. Men plasma skiljer sig från gas i några viktiga avseenden. Molekylerna och atomerna i en gas har inte någon laddning. Men när hög energi, som värme eller elektricitet, tillförs till en gas, delas atomerna upp. Gasen omvandlas till ett moln av fria negativt och positivt laddade partiklar – elektroner och joner.

Gasen har blivit joniserad. Och joniserad gas är faktiskt inte längre en gas – det är plasma! Eftersom partiklarna i plasma är laddade kan de göra saker som gaser inte kan – som att leda elektricitet och påverkas av magnetfält. Plasma lyser också, för när de laddade partiklarna i plasma interagerar med varandra avger de ljus. Trots att plasma upptäcktes så sent är det det vanligaste tillståndet i universum.

Solen är i själva verket en gigantisk boll av plasma. Och det är alla andra stjärnor i universum också. Och om du någonsin har sett ett skimrande, färgat ljus på himlen – norrsken – så är det plasma du har tittat på! På jorden förekommer plasma oftast som blixtar. Blixtar bildas när skillnaden i elektrisk laddning mellan marken och himlen är tillräckligt stor för att jonisera luften mellan dem.

Luften förvandlas till plasma och bildar en kanal som leder elektricitet – en blixt. Vi har också lärt oss att framställa plasma och använder det för många olika ändamål, från plasmaskärare – som används vid tillverkning för att skära metaller – till lysrör, lampor, neonskyltar och plasmaskärmar Plasma är inte bara det vanligaste tillståndet hos materia i universum, det blir också allt vanligare i vår vardag!