PLAZMALAR

Evrende madde dört halde bulunur. Bunlar katı, sıvı, gaz ve plazma halidir. Bir katı madde ısıtılırsa önce sıvı hale geçer. Madde ısıtılmaya devam edilirse gaz hale geçer. Yeterince yüksek sıcaklığa kadar ısıtıldığında da gaz içindeki moleküller, rastgele doğrultuda serbestçe hareket eden gaz atomlarını oluşturmak için ayrışır. Sıcaklık daha fazla artırılırsa iyonlaşma başlar. Atomdan bir ya da birkaç elektron kopar, gaz serbestçe hareket eden pozitif yüklü iyonlara ve elektronlara ayrışarak maddenin dördüncü hali plazmayı oluşturur.

Plazma halindeki maddenin atomları parçalanmış ve sürekli hareket halinde olan pozitif yüklü iyonların ve elektronların oluşturduğu bir sistem haline gelmiştir. Ancak bazı atomlar nötr olarak kalmaya devam eder. Plazma içinde aynı zamanda pozitif yüklü iyonlar ve elektronlardan başka negatif yüklü iyonlar, fotonlar, uyarılmış atomlar ya da moleküller ve nötral atom ya da moleküller de vardır.

Resim 1, resim 2, resim 3 ve resim 4’teki mum alevi, floresan lamba, şimşek, güneş ayrıca eğlence yerlerinde kullanılan neon lambaları, kibrit alevi, geceleri şehirlerin aydınlatılmasında kullanılan sarı renkli sodyum lambaları da plazmadır. Atmosferin katmanlarından olan iyonosfer tabakasında, Güneş’ten gelen mor ötesi ışıklar molekülleri parçalayarak iyonlaştırır. Bu nedenle iyonosfer tabakası plazmadır.

Not: Plazma, iyonize olmuş gaz demektir. Kandaki plazma ile karıştırılmamalıdır.

Güneşteki şiddetli patlamalar sırasında Güneşten çevreye milyonlarca yüklü parçacık (protonlar ve elektronlar) saçılır. Bu parçalar bir süre sonra yere ulaşır. Yerin magnetik alanının etkisiyle, çoğu Yerin magnetik kutuplarına çekilen bu parçacıklar atmosfere girer ve aşağıya doğru hareket eder. Parçacıklar yeryüzüne doğru yol alırken havadaki atomlarla ve moleküllerle çarpışır. Bu çarpışmalar sırasında ışık oluşur. Resim 5 ve resim 6’da verilen ve genellikle kutup bölgelerinde görülen bu ışıklara kutup ışıkları (Aurora) denir.

Kutup ışıkları genellikle gece görülür. Yay, bulut, şerit, yelpaze biçiminde ortaya çıkar, dev ışıldaklar gibi yanar, aşağı yukarı hareket edebilir. Kutup ışıkları, bir ışık şöleni gibidir. Kuzey yarım kürede görülen kutup ışıklarına kuzey ışığı ya da aurora borealis, güney yarım kürede görülen kutup ışıklarına da güney ışığı ya da aurora australis denir.

PLAZMANIN ÖZELLİKLERİ

• Plazmanın içindeki pozitif yüklerin sayısı, negatif yüklerin (elektronların) sayısına eşit olduğundan plazma dış ortama karşı elektriksel olarak nötrdür.
• Plazma çok iyi bir elektriksel iletkendir. Elektriği bakır ve gümüşten çok daha iyi iletir.
• Plazma ısıyı iyi iletir.
• Plazma elektriksel olarak nötral olmasına karşın elektrik ve magnetik alanla etkileşir ve kendisi de elektromagnetik alan oluşturur.
• Plazma halindeki kimyasal reaksiyonlar, gaz halindeki kimyasal reaksiyonlardan daha büyük hızla gerçekleşir.
• Plazma içindeki yüklü parçacıklar arasındaki Coulomb çekim
  kuvvetleri çok uzak mesafelerde bile etkilidir. Bu nedenle plazma içindeki her parçacık civarındaki tüm parçacıklarla etkileşim halindedir.
• Gazların bulunduğu ortamı doldurma özelliğine karşılık plazmada toplaşma eğilimi vardır.
• Plazma içinde ayrışma, iyonizasyon ve bu olayın tersi olan yeniden yapılanma olayları sürekli oluşur. Bu olaylar, kendi aralarında plazma içinde dinamik denge halinde bulunur.

Not: Kutup ışıklarının en yaygın rengi yeşildir. Ancak çok yükseklerde kutup ışıkları kırmızı, pembe, mavi, mor, eflatun olabilir. Kutup ışıklarının çoğu yeryüzünden 100-1000 km yükseklik aralığında oluşur. Kutup ışıklarının rengi güneşten gelen yüklü taneciklerin çarpıştığı atomun cinsine ve çarpışmanın olduğu yüksekliğe bağlıdır.

• Plazma yüksek sıcaklık ve enerji yoğunluğuna sahiptir.
• Yıldız, yoğun ve ışık saçan bir plazma küresidir. Dünya üzerindeki enerjinin çoğunun kaynağı Dünyaya en yakın yıldız olan Güneş’tir.
• Yıldızların parlamasının nedenini, çekirdeklerinde oluşan çekirdek kaynaşması (füzyon) tepkimelerinde açığa çıkan enerjinin yıldızı geçtikten sonra uzaya ışınım olarak yayılmasıdır.
• Evrende en çok bulunan hal plazma halidir. Plazma, evrenin % 99’unu oluşturmaktadır. Güneş, yıldızlar ve yıldızlar arası ortam plazma halindedir. Dünya ve gezegenler de plazma halinden başlayarak bugünkü hallerini almışlardır. Gerçekte plazma maddenin ilk halidir.
• Plazmalar, Güneşte ve yıldızların merkezlerinde çok sıcak ve yoğun olarak bulunurken neon lambaları ve floresan lambalarında olduğu gibi daha düşük sıcaklıklarda ve yoğunluklarda olabilmektedir.

Sonuç

Plazma, maddenin katı, sıvı ve gaz hallerindekinden farklı özelliklere sahiptir. Maddenin plazma haline geçmesiyle çok yüksek sıcaklıklar elde edilebilir. Bu nedenle termodinamik kuvvetler daha verimli yapılabilir. Plazma, madde içindeki atomların ya da moleküllerin ışıma yapmak üzere uyarılması ve iyonlaşması için en uygun ortamdır.

Plazma kaynaklarından elektronlar, pozitif ve negatif iyonlar, uyarılmış atomlar, fotonlar gibi yeni enerjik türler de üretilebilir. Bu özellikler, endüstriyel mühendislikte plazmaların daha hızlı, daha kaliteli ve çoğu kez daha ucuz ürünlerin üretilmesine yol açmaktadır. Ayrıca bu işlemler istenilmeyen kirlenme ve toksik atık olmaksızın yapıldığından çevresel olarak daha temizdir. Plazma ilişkili endüstriler, enerji tüketiminin verimini büyük ölçüde artırdığı için enerjinin büyük bir kısmı korunmuş olur.

Plazmalar bugün yeni teknolojilerde ve endüstride bir çok alanda kullanılmaktadır. Plazma, biyoloji ve biyomedikalde, materyal aşındırma ve sertleştirme teknolojisinde, uzay sanayisinde, yarı iletken teknolojisinde, elektron çip yapımında, İletişim teknolojisinde, tekstil endüstrisinde, kağıt endüstrisinde, elmas yapımında, kaplama ve dekorasyon teknolojisinde, tehlikeli ve zararlı atıkları arıtmada, su arıtma sistemlerinde, savunma sanayinde, otomobil ve uçak endüstrisinde, yeni teknoloji inşaatlarda, güneş enerjisi ve optik sanayinde, radar ve füzyon araştırmalarında kullanılmaktadır. Plazma televizyonlarını ve plazma klimalarını kullananların sayısı her geçen gün artmaktadır. İlerde gezegenlere yapılacak seyahatlerde plazma yardımıyla olacaktır.