Definisi Plasma (Keadaan Materi, Fisika dan Kimia)

Malaikat Zamora Ramirez
Gelar dalam fisika

Plasma adalah cairan gas yang sebagian kecilnya terionisasi, yaitu memiliki a sejumlah besar ion dan elektron bebas, yang merupakan keadaan agregasi keempat dari subjek.

Padat, cair, dan gas... Mungkin sebagian besar dari kita sudah tidak asing lagi dengan ketiga keadaan tersebut materi, bagaimanapun, ada keadaan agregasi keempat yang mengikuti dari keadaan gas dan yang sering kita lewati tinggi. Ini tentang plasma, gas terionisasi yang dapat kita temukan di bintang, layar plasma, api, dll.

Plasma sebagai keadaan agregasi

Ketika materi dalam keadaan padat, atom atau molekulnya tunduk pada gaya kohesif di antara mereka dan membentuk struktur yang ditentukan. Jika kita mengubah suhu atau tekanan suatu zat padat sedemikian rupa sehingga molekul-molekulnya mereka mulai bergerak lebih banyak, akhirnya gaya antarmolekul berkurang dan kita beralih ke keadaan cairan.

Dalam keadaan cair, gaya kohesif antar molekul lebih kecil daripada dalam keadaan padat. Materi dalam keadaan cair memiliki struktur yang kurang terorganisir dan karenanya tidak memiliki volume yang pasti. Seperti pada kasus sebelumnya, jika kita memodifikasi suhu atau tekanan cairan, kita dapat membuatnya berubah menjadi gas.

Dalam gas, gaya antarmolekul sangat kecil dan dalam beberapa kasus praktis nol. Gas dianggap cairan di mana molekul penyusunnya bergerak bebas. Dengan meningkatkan suhu atau tekanan gas, lebih banyak pergerakan molekul yang menyusunnya dihasilkan dan jumlah tumbukan juga meningkat. Tabrakan ini dapat menyebabkan elektron atom tertentu terlepas dari orbitalnya dan lepas.

Pada titik inilah plasma dihasilkan, gas terionisasi dengan sejumlah kation (ion positif) dan elektron bebas. Muatan listrik gratis membuat plasma menjadi konduktor listrik yang sangat baik dan juga merespons medan elektromagnetik.

Dapat dikatakan bahwa keadaan materi baru ini pertama kali dipelajari oleh William Crookes dalam eksperimennya dengan sinar katoda pada tahun 1880-an. Namun, fisikawan Irving Langmuir-lah yang pada tahun 1928 menciptakan istilah "plasma" untuk merujuk pada gas terionisasi yang kemudian dianggap sebagai wujud materi lainnya.

Plasma di Bumi dan di Alam Semesta

Plasma dianggap sebagai keadaan agregasi materi yang paling melimpah. Hampir 99% materi barionik yang dapat kita amati di alam semesta berada dalam keadaan plasmatik.

Ini jelas tidak berlaku untuk planet kita, karena sebagian besar materi yang kita amati di sini berada di tiga keadaan agregasi lainnya. Namun, ada tempat atau fenomena tertentu di mana kita dapat mengamati materi dalam keadaan plasmatik. Petir yang dapat kita amati selama badai terjadi akibat ionisasi gas di atmosfer. Ionosfer, yang merupakan lapisan atmosfer yang terionisasi akibat radiasi matahari, juga merupakan plasma, seperti halnya aurora kutub yang dapat diamati sebagai hasil interaksi antara medan magnet bumi dan angin tenaga surya.

Di Alam Semesta kita dapat menemukan plasma hampir di mana-mana. Bintang-bintang itu sendiri adalah bola plasma besar yang dihasilkan dari reaksi termonuklir yang terjadi di intinya. Selain itu, panas yang dihasilkan oleh bintang juga mengionisasi medium gas yang mengelilinginya, secara umum dapat dikatakan bahwa medium antarbintang juga merupakan plasma. Selain itu, bintang cenderung mengeluarkan semburan besar partikel bermuatan yang kita sebut "angin matahari" dan merupakan materi dalam keadaan plasmatik. Banyak nebula yang dapat dilihat di berbagai tempat di alam semesta tidak lebih dari gas terionisasi yang mengelilingi satu atau lebih bintang.

Dalam kehidupan sehari-hari kita juga dapat menemukan beberapa contoh penggunaan teknologi yang dimiliki plasma. Layar plasma, seperti namanya, menggunakan kompartemen berisi gas mulia yang mengionisasi dan memancarkan cahaya. Kita juga dapat menemukan plasma dalam tabung neon, lampu neon, dan lampu plasma yang digunakan untuk keperluan dekoratif.

Keadaan materi kelima?

Eksperimen baru-baru ini yang dilakukan dalam kondisi ekstrim telah berhasil mendapatkan apa yang oleh banyak orang dianggap sebagai keadaan kelima dari agregasi materi. Ini adalah Quark-Gluon Plasma, sejenis plasma yang terdiri dari quark dan gluon bebas.

Quark dan gluon adalah blok bangunan dari proton dan neutron yang membentuk inti atom. Plasma quark dan gluon diperoleh dalam akselerator partikel ketika inti berat timbal atau emas bertabrakan. Tabrakan antara inti menghasilkan suhu yang cukup sehingga untuk beberapa saat quark dan gluon bebas dan plasma terbentuk.

Mempelajari plasma quark dan gluon sangat relevan karena pada saat-saat pertama setelah Big Bang dan sebelum pembentukan atom pertama, diyakini bahwa materi yang ada ada di dalamnya negara.