ПЛАЗМА (від грец. Plasma, букв.-виліплене, оформлене), частково або повністю іонізований газ. утворений в результаті тримаючи. іонізації атомів і молекул при високих т-рах, під дією електромагнітного. полів великої напруженості, при опроміненні газу потоками заряджених частинок високої енергії. Характерна особливість плазми, що відрізняє її від звичайного іонізованого газу. полягає в тому, що лінійні розміри обсягу, займаного плазмою, багато більше т. зв. дебаєвсьного радіусу екранування D (див. Дебая-Хюккеля теорія). Значення D для i-го іона з концентрацією Hi і т-рій Ti визначається виразом:
У низькотемпературній плазмі середня енергія електронів або іонів значно менше ефективної енергії іонізації частинок газу; високотемпературної вважається плазма, яка характеризується зворотним співвідношенням зазначених енергій (враховується внесок в іонізацію разл. частинок). Зазвичай низькотемпературна плазма має т-ру частинок менше 10 5 Я на, високотемпературна-порядку 10 -10 8 К. Ставлення концентрації заряджених частинок до сумарної концентрації всіх часток зв. ступенем іонізації плазми.
П лазма, що отримується в лаб. умовах, є в термодинамич. значенні відкритою системою і завжди термодинамічно нерівноважних. Процеси перенесення енергії і маси призводять до порушення локального термодинамич. рівноваги і стаціонарності (див. Хімічна термодинаміка), закон Планка для поля випромінювання, як правило, не виконується. Плазма зв. термічної, якщо її стан описується в рамках моделі локального тримаючи. рівноваги. а саме: всі частинки розподілені за швидкостями відповідно до закону Максвелла; т-ри всіх компонент однакові; склад плазма визначається законом діючих мас. зокрема іонний склад обумовлений рівновагою між іонізацією і рекомбінацією (ф-ла Еггерта-Саха по суті є вираженням для константи рівноваги цих процесів); заселеності енергетичних. рівнів всіх частинок підкоряються розподілу Больцмана. Термічна плазма характеризується зазвичай високим ступенем іонізації і м. Б. реалізована в газах з відносно малою ефективною енергією іонізації при досить високій оптич. щільності (тобто випромінювання плазми майже цілком поглинається її власної. частинками). Зазвичай плазма описується моделлю часткового локального тримаючи. рівноваги. к-раю включає всі вишеперечісл. положення, але вимагає підпорядкування закону Больцмана заселенностей лише порушених рівнів частинок плазми, виключаючи їх основні стану. Таку плазму зв. квазірівноважної; приклад квазірівноважної плазми-стовп електричні. дуги при атм. тиску.
Недотримання хоча б однієї з умов локального тримаючи. рівноваги призводить до виникнення не рівноважної плазми. Очевидно, існує безліч нерівноважних станів плазми. Прикладом сильно нерівноважної плазми є плазма тліючого розряду в газах при тисках 10 1 -10 3 Па, в якій середня енергія електронів складає 3-6 еВ, а т-ра важких частинок не перевищує зазвичай тисячі К. Існування і стаціонарність такого нерівноважногостану плазми обумовлені утрудненістю обміну енергією між електронами і важкими частинками. У плазмі мовляв. газів. крім цього, може мати місце неефективний обмін енергією між разл. внутр. ступенями свободи: електронної, коливальної, обертальної. У межах кожної з ступенів свободи обмін енергією відбувається відносно легко, що призводить до встановлення квазірівноважних розподілів частинок за відповідними енергетичних. станів. У цьому випадку говорять про електронну, колебат. вращат. т-рах частинок плазми.
Осн. особливості плазми, що відрізняють її від нейтрального газу і дозволяють розглядати плазму як особливе, четвертий стан матерії (четвертий агрегатний стан в-ва), полягають у наступному.
1) Колективне взаємодій. тобто одночасне взаємодій. один з одним великого числа частинок (в звичайних газах при нормальних умовах взаємодій. між частинками, як правило, парне), обумовлено тим, що кулонівських сили тяжіння і відштовхування зменшуються з відстанню набагато повільніше, ніж сили взаємодій. нейтральних частинок, тобто взаємодій. в плазмі є "дальнодействующими".
2) Сильний вплив елект. і магн. полів на св-ва плазми, до-рої призводить до появи в плазмі просторів. зарядів і струмів і обумовлює цілий ряд специфічних. св-в плазми.
Одне з найважливіших св-в плазми-її квазінейтральность, тобто майже повна взаємна компенсація зарядів на відстанях, значно більших дебаєвсьного радіусу екранування. Елект. поле окремої зарядженої частинки в плазмі екранується полями частинок із зарядом протилежного знака, тобто практично знижується до нуля на відстанях порядку дебаєвсьного радіусу від частки. Будь-яке порушення квазінейтральності в обсязі, займаному плазмою, призводить до появи сильних електричні. полів просторів. зарядів, які відновлюють квазінейтральность плазми.
У стані плазми знаходиться переважна частина в-ва Всесвіту - зірки, зоряні атмосфери. галактичного. туманності і міжзоряне середовище. Біля Землі плазма існує в космосі у вигляді "сонячного вітру", заповнює магнітосферу Землі (утворюючи радиац. Пояса Землі) і іоносферу. Процесами в навколоземній плазмі обумовлені магн. бурі і полярні сяйва. Відображення радіохвиль від іоносферної плазми забезпечує можливість далекого радіозв'язку на Землі.
У лаб. умовах і при пром. застосуваннях плазму отримують за допомогою елект. розряду в газах. в процесах горіння і вибуху. Плазму використовують в плазмових прискорювачах, магнітогідродінаміч. генераторах, в лаб. установках для вивчення проблем керованого термоядерного синтезу.
Mн. характерними для плазми св-вами володіють сукупності електронів і дірок в напівпровідниках і електронів провідності в металах. к-які тому називають плазмою твердих тіл.
Термін "плазма" введений в 1923 І. Ленгмюром і Л. Тонкс.