Plasma - Definition
Plasma - Definition
Plasma ist der vierte Aggregatzustand neben fest, flüssig und gasförmig und zeichnet sich durch das Vorhandensein von ionisierten Teilchen - positiv geladene Ionen und freie Elektronen - aus, die ihm die Eigenschaften Leiter von Elektrizität verleihen. Es entsteht, wenn einem Gas eine ausreichende Menge an Energie zugeführt wird, wodurch sich die Elektronen von den Atomen oder Molekülen ablösen und eine Mischung aus geladenen und neutralen Teilchen entsteht.
Im Plasma treten eine Reihe von Phänomenen auf, die für Materie charakteristisch sind, die stark mit elektromagnetischen Feldern wechselwirkt. Es ist in der Lage, Strom zu leiten, elektromagnetische Wellen zu erzeugen, Strahlung auszusenden und auf äußere elektrische und magnetische Felder zu reagieren. Aufgrund der hohen Mobilität der Ladungsträger weist Plasma eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf und besitzt die Fähigkeit, räumliche Strukturen wie Wirbelströme, Wellen oder Konvektionszellen zu erzeugen.
Je nach Ionisierungsgrad, Dichte und Temperatur werden Plasmen in heiße (hochenergetische), kalte (Niedertemperatur-) und ausgeglichene bzw. unausgeglichene Plasmen unterteilt (Elektronen- und Ionentemperatur). Plasmen kommen in der Natur vor, unter anderem in Sternen, Blitzen, Polarlichtern und in der Ionosphäre. Künstlich erzeugte Plasmen werden in einer Vielzahl technologischer Anwendungen eingesetzt, z. B. bei der Glimmentladung, beim Lichtbogenschweißen, in Plasmamotoren, bei Ätzprozessen in der Mikroelektronik , in Plasmalampen, in Fusionsreaktoren sowie in Gassterilisations- und -reinigungsgeräten.
Die mathematische Beschreibung von Plasmen erfordert die Berücksichtigung der Gleichungen der Elektrodynamik, der Teilchenkinetik und der Theorie komplexer Systeme. Die Theorie der Magnetohydrodynamik (MHD), die das Verhalten einer ionisierten Flüssigkeit in Gegenwart von Magnetfeldern beschreibt, spielt in der Plasmaforschung eine wichtige Rolle. Plasmen können sich im thermischen Gleichgewicht befinden oder stark instationär sein, was sie sowohl für die Grundlagenphysik als auch für die Hochtechnologie interessant macht.
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