плазма

История

Слово «плазма» (от греч. «вылепленное») предложил американский физик Ирвинг Ленгмюр в 1928 году, когда изучал электрические разряды в газах. Но явление известно давно: молнии и огни святого Эльма — это плазма.

Как работает

При сильном нагреве столкновения между атомами выбивают электроны с орбит. Образуется смесь заряженных частиц, которая коллективно реагирует на электрические и магнитные поля — примерно как стая птиц, одновременно меняющая направление.

История

Слово «плазма» (от греч. «вылепленное») предложил американский физик Ирвинг Ленгмюр в 1928 году, когда изучал электрические разряды в газах. Но явление известно давно: молнии и огни святого Эльма — это плазма.

Как работает

При сильном нагреве столкновения между атомами выбивают электроны с орбит. Образуется смесь заряженных частиц, которая коллективно реагирует на электрические и магнитные поля — примерно как стая птиц, одновременно меняющая направление.

История

Хотя газовые разряды исследовались ещё Майклом Фарадеем в XIX веке, термин «плазма» ввёл Ирвинг Ленгмюр в 1928 году, работая с ионизованными газами в электронных лампах. Ленгмюр заметил сходство поведения многоэлектронной среды с живой тканью и использовал греческое слово, означающее «форма» или «лепка». Развитие теории плазмы в середине XX века стимулировалось астрофизикой и термоядерными исследованиями; большой вклад внесли Джеймс Клерк Максвелл (уравнения электродинамики) и Людвиг Больцман (статистическая кинетика).

Как работает

Плазменное состояние достигается, когда энергия теплового движения превышает энергию связи электронов в атомах. Возникает смесь заряженных частиц, взаимодействующих посредством дальнодействующих кулоновских сил, что приводит к коллективным эффектам: дебаевской экранировке и плазменным колебаниям. В магнитном поле плазма вморожена в силовые линии, что объясняет её структуры в космосе. Для описания плазмы используются уравнения Максвелла в сочетании с уравнениями движения частиц; в термодинамическом равновесии распределение частиц подчиняется распределению Больцмана.

Открытые проблемы и интересные факты

Управляемый термоядерный синтез: удержание плазмы с температурой сотен миллионов градусов.; Турбулентность в плазме: понимание механизмов переноса энергии и частиц.; Проблема нагрева солнечной короны: почему корона Солнца горячее его поверхности.

💡 В плазме может возникать явление «замагниченности», когда электроны и ионы закручиваются вокруг силовых линий магнитного поля с определённой частотой (циклотронной).