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プラズマは、よく知られている固体、液体、気体に続く「物質の第4の状態」です。地球上ではまれですが、プラズマは宇宙全体に豊富にあり、既知の物質のほぼ99％を保持しています。星、稲妻の縁、および地球電離圏は、主にプラズマで構成されています。プラズマは気体状態で存在しますが、多くのユニークな特性により、プラズマはそれ自体の物質の状態と見なされます。
プラズマの発生
プラズマは、稲妻のように、物質を非常に高い温度、放射線、または高電圧にさらすことによって発生します。低温では、原子は互いにロックして、結晶などの固体を形成します。温度が高いと、原子間の結合が緩み、原子が液体状態になります。さらに高温になると、原子間の結合がさらに緩み、物質が気体に変わります。太陽のような非常に高い温度は、原子から電子の一部またはすべてを取り除き、原子核、イオン、電子の「スープ」を作ります。これがプラズマ状態です。
プラズマの一貫性
気体と固体とは異なり、プラズマはドリフトして自由に流れます。囲まれている場合、プラズマは膨張して容器を満たします。ガスと同様に、プラズマには密度と圧力があります。深宇宙では、プラズマは非常に薄くて希薄で、平均して1立方センチメートルあたり約1原子です。対照的に、太陽の中心部のプラズマは鉛よりも10倍高密度です。
プラズマの特性
プラズマは自由流動性の帯電粒子で構成されているため、プラズマにはいくつかのユニークな特性があります。ほとんどのプラズマでは、陽子と電子が同数発生し、電気的に中性になります。しかし、プラズマは自由に流れるため、プラズマは他の物質では見られない方法で電界と磁界の影響を受けます。これらの場は、太陽の表面に見られる大きな、ねじれたフレアのように、プラズマを遠距離で挟み込み、歪ませ、形作ることができます。
熱および非熱プラズマ
熱プラズマは、電子やイオンが星などの周囲と同じ温度にあるプラズマです。比較すると、非熱プラズマは、そうでなければ「涼しい」環境にあるエネルギーのある荷電粒子のポケットです。これの例は、生鮮食品を殺菌するために外食産業で使用される人工プラズマです。このプロセスでは、プラズマのジェットが細菌を殺します。少量のプラズマしか必要ないため、その原子は室温の空気と混ざり、急速に冷却されます。