प्लाज्मा की परिभाषा (पदार्थ की स्थिति, भौतिकी और रसायन विज्ञान)

एंजेल ज़मोरा रामिरेज़
भौतिकी में डिग्री

प्लाज्मा एक गैसीय तरल पदार्थ है जिसका एक अंश आयनीकृत होता है, अर्थात इसमें होता है आयनों और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की काफी मात्रा, एकत्रीकरण की चौथी अवस्था का निर्माण करती है विषय।

ठोस, तरल और गैस... शायद हममें से अधिकांश लोग इन तीन अवस्थाओं से परिचित हैं पदार्थ, हालाँकि, एकत्रीकरण की एक चौथी अवस्था है जो गैसीय अवस्था से आती है और जिससे हम अक्सर गुजरते हैं उच्च। यह प्लाज़्मा के बारे में है, एक आयनित गैस जिसे हम तारों, प्लाज़्मा स्क्रीन, आग आदि में पा सकते हैं।

एकत्रीकरण की स्थिति के रूप में प्लाज्मा

जब पदार्थ ठोस अवस्था में होता है, तो उसके परमाणु या अणु उनके बीच संसक्त बलों के अधीन होते हैं और परिभाषित संरचनाएँ बनाते हैं। यदि हम किसी ठोस के तापमान या दबाव को इस प्रकार बदलते हैं कि उसके अणु वे अधिक गति करने लगते हैं, अंततः अंतरआण्विक बल कम हो जाते हैं और हम इस स्थिति में चले जाते हैं तरल।

तरल अवस्था में अणुओं के बीच संसंजक बल ठोस अवस्था की तुलना में कम होते हैं। तरल अवस्था में पदार्थ की संरचना कम संगठित होती है और इसलिए उसका कोई निश्चित आयतन नहीं होता है। पिछले मामले की तरह, यदि हम तरल के तापमान या दबाव को संशोधित करते हैं तो हम इसे गैसीय अवस्था में बदल सकते हैं।

किसी गैस में, अंतरआण्विक बल बहुत छोटे होते हैं और कुछ मामलों में व्यावहारिक रूप से शून्य होते हैं। गैसों को तरल पदार्थ माना जाता है जिसमें उन्हें बनाने वाले अणु स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। किसी गैस का तापमान या दबाव बढ़ाने से उसे बनाने वाले अणुओं में अधिक गति उत्पन्न होती है और टकराव की संख्या भी बढ़ जाती है। ये टकराव कुछ परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों को उनकी कक्षाओं से मुक्त होने और मुक्त होने का कारण बन सकते हैं।

यह इस बिंदु पर है कि एक प्लाज्मा उत्पन्न होता है, एक आयनित गैस जिसमें एक निश्चित मात्रा में धनायन (सकारात्मक आयन) और मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं। मुक्त विद्युत आवेश प्लाज़्मा को उत्कृष्ट विद्युत चालक बनाते हैं और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों पर भी प्रतिक्रिया करते हैं।

यह कहा जा सकता है कि पदार्थ की इस नई अवस्था का अध्ययन सबसे पहले विलियम क्रुक्स ने 1880 के दशक में कैथोड किरणों के साथ अपने प्रयोगों में किया था। हालाँकि, यह भौतिक विज्ञानी इरविंग लैंगमुइर ही थे जिन्होंने 1928 में इस आयनित गैस को संदर्भित करने के लिए "प्लाज्मा" शब्द गढ़ा था जिसे बाद में पदार्थ की एक और अवस्था माना जाएगा।

पृथ्वी और ब्रह्मांड में प्लाज्मा

प्लाज्मा को पदार्थ के एकत्रीकरण की सबसे प्रचुर अवस्था माना जाता है। ब्रह्माण्ड में हम जो बैरोनिक पदार्थ देख सकते हैं उसका लगभग 99% भाग प्लाज़्माटिक अवस्था में है।

यह स्पष्ट रूप से हमारे ग्रह पर लागू नहीं होता है, क्योंकि यहां हम जो भी पदार्थ देखते हैं उनमें से अधिकांश एकत्रीकरण की अन्य तीन अवस्थाओं में हैं। हालाँकि, कुछ ऐसे स्थान या घटनाएँ हैं जहाँ हम पदार्थ को प्लाज़्माटिक अवस्था में देख सकते हैं। आंधी के दौरान जो बिजली हम देख सकते हैं वह वायुमंडल में गैस के आयनीकरण के परिणामस्वरूप होती है। आयनमंडल, जो सौर विकिरण के कारण वायुमंडल की आयनित परत है, भी एक प्लाज्मा है, जैसे कि ध्रुवीय अरोरा जिसे पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र और हवाओं के बीच परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप देखा जा सकता है सौर।

ब्रह्माण्ड में हम लगभग हर जगह प्लाज्मा पा सकते हैं। तारे स्वयं प्लाज्मा के बड़े गोले हैं जो उनके कोर में होने वाली थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होते हैं। इसके अलावा, तारों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा उनके चारों ओर मौजूद गैसीय माध्यम को भी आयनित कर देती है, सामान्य शब्दों में हम कह सकते हैं कि अंतरतारकीय माध्यम भी एक प्लाज्मा है। इसके अलावा, तारे आवेशित कणों के बड़े जेट को बाहर निकालते हैं जिन्हें हम "सौर हवाएँ" कहते हैं और जो प्लाज़्माटिक अवस्था में पदार्थ होते हैं। ब्रह्मांड में विभिन्न स्थानों पर देखी जा सकने वाली कई नीहारिकाएँ एक या अधिक तारों को घेरने वाली आयनित गैस से अधिक कुछ नहीं हैं।

हमारे दैनिक जीवन में हम प्लाज़्मा के तकनीकी उपयोग के कई उदाहरण भी पा सकते हैं। जैसा कि नाम से पता चलता है, प्लाज्मा डिस्प्ले उत्कृष्ट गैसों से भरे डिब्बों का उपयोग करते हैं जो आयनित होते हैं और प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। हम प्लाज़्मा को फ्लोरोसेंट ट्यूब, नियॉन लाइट और प्लाज़्मा लैंप में भी पा सकते हैं जिनका उपयोग सजावटी उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

पदार्थ की पाँचवीं अवस्था?

विषम परिस्थितियों में किए गए हालिया प्रयोग वह प्राप्त करने में कामयाब रहे हैं जिसे कई लोग पदार्थ के एकत्रीकरण की पांचवीं अवस्था मानते हैं। यह क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा है, एक प्रकार का प्लाज्मा जो मुक्त क्वार्क और ग्लूऑन से बना होता है।

क्वार्क और ग्लूऑन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के निर्माण खंड हैं जो परमाणु नाभिक बनाते हैं। क्वार्क और ग्लूऑन प्लाज्मा कण त्वरक में तब प्राप्त होता है जब सीसा या सोने के भारी नाभिक टकराते हैं। नाभिकों के बीच टकराव से इतना तापमान उत्पन्न होता है कि कुछ क्षणों के लिए क्वार्क और ग्लूऑन मुक्त हो जाते हैं और प्लाज्मा बनता है।

क्वार्क और ग्लूऑन के प्लाज्मा का अध्ययन विशेष रूप से प्रासंगिक है क्योंकि पहले क्षणों के दौरान बिग बैंग के बाद और पहले परमाणुओं के निर्माण से पहले, यह माना जाता है कि मौजूदा पदार्थ इसी में था राज्य।