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I plasma sono il "quarto stato della materia", dopo il noto solido, liquidi e gas. Sebbene raro sulla Terra, il plasma è abbondante in tutto l'universo e contiene quasi il 99 percento della materia nota. Le stelle, i bordi del lampo e la ionosfera terrestre sono costituiti principalmente da plasma. Il plasma esiste allo stato gassoso, ma a causa di una serie di caratteristiche uniche, è considerato il suo stato della materia.
Presenza di plasma
Il plasma può verificarsi sottoponendo la materia a temperature molto elevate, a radiazioni o alte tensioni, come in un fulmine. A basse temperature, gli atomi si bloccano insieme per formare solidi, come un cristallo. Temperature più elevate allentano i legami tra gli atomi, portandoli in uno stato liquido. A temperature ancora più elevate, i legami tra gli atomi si allentano ulteriormente, trasformando le sostanze in gas. Temperature estremamente elevate, come quella del sole, allontanano alcuni o tutti gli elettroni dagli atomi, creando una "zuppa" di nuclei atomici, ioni ed elettroni; questo è lo stato del plasma.
Coerenza del plasma
Come i gas e diversamente dai solidi, i plasmi vanno alla deriva e fluiscono liberamente; se racchiuso, i plasmi si espandono per riempire il contenitore. Come i gas, i plasmi hanno densità e pressione. Nello spazio profondo, i plasmi possono essere estremamente sottili e tenui, con una media di circa un atomo per centimetro cubo; al contrario, il plasma nel nucleo del Sole è 10 volte più denso del piombo.
Caratteristiche dei plasmi
Poiché sono costituiti da particelle cariche elettricamente a flusso libero, i plasmi hanno diverse caratteristiche uniche. Nella maggior parte dei plasmi, i protoni e gli elettroni si presentano in egual numero, rendendolo elettricamente neutro; tuttavia, poiché fluiscono liberamente, i plasmi sono influenzati da campi elettrici e magnetici in modi non visti in altre forme di materia. Questi campi possono influenzare i plasmi su grandi distanze, pizzicandoli, deformandoli e modellandoli, come nei grandi, torcenti bagliori visti sulla superficie del Sole.
Plasmi termici e non termici
Un plasma termico è uno in cui gli elettroni e gli ioni sono alla stessa temperatura dell'ambiente circostante, come nelle stelle; in confronto, i plasmi non termici sono sacche di particelle energiche e cariche in un ambiente altrimenti "freddo". Ne è un esempio i plasmi artificiali utilizzati dall'industria dei servizi alimentari per sterilizzare i prodotti freschi. In questo processo, un getto di plasma uccide i batteri; poiché sono necessarie solo piccole quantità di plasma, i suoi atomi si mescolano con l'aria a temperatura ambiente e si raffreddano rapidamente.