Di sekolah, kita diajar tentang tiga keadaan jirim: pepejal, cecair, dan gas. Namun, ada keadaan jirim keempat yang kebanyakan orang tidak ketahui walaupun ia adalah keadaan jirim yang paling banyak di alam semesta — plasma. Kira-kira 99.9% daripada jirim biasa yang kelihatan di alam semesta adalah dalam keadaan plasma.
Plasma terbentuk apabila gas dipanaskan atau dikenakan tenaga yang cukup sehingga elektron terlepas daripada atom-atomnya, menghasilkan campuran ion bermuatan positif (atom atau molekul yang kehilangan elektron) dan elektron bebas. Hasilnya adalah bahan yang bukan lagi gas biasa — ia adalah cecair tenaga bermuatan yang bertindak balas sangat kuat terhadap medan elektrik dan magnet, dan boleh menghantarkan elektrik dengan sangat baik.
Contoh plasma yang paling akrab dalam kehidupan harian adalah kilat — nyahcas elektrik yang memanaskan udara sehingga puluhan ribu darjah Celsius, menjadikannya plasma secara tiba-tiba. Cahaya biru-putih yang terang dari kilat adalah cahaya yang dipancarkan oleh plasma yang sangat panas ketika ia menyejuk dan atom-atom bergabung semula dengan elektron mereka. Nyalaan api juga mengandungi plasma dalam bahagian intinya yang paling panas, walaupun tahap pengionan dalam api biasa adalah rendah.
Dalam industri dan teknologi, plasma digunakan dalam pelbagai aplikasi penting. Skrin plasma (plasma display panels atau PDP), yang pernah mendominasi pasaran televisyen widescreen sebelum digantikan oleh LCD dan OLED, menggunakan sel-sel kecil plasma untuk menghasilkan cahaya dan warna. Sistem pencahayaan neon dan fluorescent menggunakan plasma gas neon, argon, atau wap merkuri. Pemotongan dan kimpalan plasma menggunakan pancaran plasma bertemperatur tinggi untuk memotong logam dengan ketepatan yang luar biasa.
Aplikasi plasma yang paling menarik dalam sains adalah dalam penyelidikan fusi nuklear. Reaktor fusi berusaha untuk meniru proses yang berlaku di tengah-tengah matahari — menggabungkan atom-atom hidrogen untuk menghasilkan helium dan melepaskan tenaga yang luar biasa. Untuk melakukan ini, hidrogen perlu dipanaskan sehingga berjuta-juta darjah Celsius untuk menjadi plasma, dan kemudiannya dikekalkan dalam bentuk plasma itu. Masalah utamanya adalah bagaimana mengurung plasma yang sangat panas ini — tiada bahan fizikal yang boleh bertahan suhu seperti itu. Penyelesaiannya adalah menggunakan medan magnet yang kuat untuk mengurung plasma tanpa ia menyentuh sebarang permukaan fizikal. Reaktor yang menggunakan prinsip ini dipanggil tokamak, dan projek ITER di Perancis — reaktor fusi terbesar yang sedang dibina — bertujuan untuk membuktikan bahawa fusi boleh menghasilkan lebih banyak tenaga daripada yang diperlukan untuk menghidupkannya.
Di alam semesta, plasma mendominasi dalam setiap skala. Matahari dan semua bintang lain pada asasnya adalah bola plasma raksasa, di mana suhu teras matahari mencecah 15 juta darjah Celsius — jauh di atas tahap yang diperlukan untuk plasma. Angin suria, yang mengalir keluar dari matahari ke seluruh sistem suria, juga adalah plasma. Aurora borealis (cahaya utara) yang mempesonakan terhasil apabila plasma angin suria berinteraksi dengan medan magnet bumi dan memasuki atmosfera. Nebula — awan gas berwarna cantik yang merupakan sisa-sisa bintang atau tempat lahirnya bintang baru — juga kebanyakannya adalah plasma yang dipancarkan cahaya oleh sinaran bintang-bintang di sekitarnya. Plasma bukan keadaan jirim yang eksotik — ia adalah keadaan jirim biasa di alam semesta yang tidak biasa di bumi.
🔬 Fakta Sains #96: Plasma - Keadaan Jirim Keempat yang Meliputi Alam Semesta. Plasma adalah keadaan jirim keempat yang terbentuk apabila gas dipanaskan sehingga elektron terlepas dari atom, dan ia sebenarnya adalah keadaan jirim yang paling banyak di alam semesta termasuk dalam bintang dan kilat.. Di sekolah, kita diajar tentang tiga keadaan jirim: pepejal, cecair, dan gas. Namun, ada keadaan jirim keempat yang kebanyakan orang tidak ketahui walaupun ia adalah keadaan jirim yang paling banyak di alam semesta — plasma. Kira-kira 99.9% daripada jirim biasa yang kelihatan di alam semesta adalah dalam keadaan plasma.
Plasma terbentuk apabila gas dipanaskan atau dikenakan tenaga yang cukup sehingga elektron terlepas daripada atom-atomnya, menghasilkan campuran ion bermuatan positif atom atau molekul yang kehilangan elektron dan elektron bebas. Hasilnya adalah bahan yang bukan lagi gas biasa — ia adalah cecair tenaga bermuatan yang bertindak balas sangat kuat terhadap medan elektrik dan magnet, dan boleh menghantarkan elektrik dengan sangat baik.
Contoh plasma yang paling akrab dalam kehidupan harian adalah kilat — nyahcas elektrik yang memanaskan udara sehingga puluhan ribu darjah Celsius, menjadikannya plasma secara tiba-tiba. Cahaya biru-putih yang terang dari kilat adalah cahaya yang dipancarkan oleh plasma yang sangat panas ketika ia menyejuk dan atom-atom bergabung semula dengan elektron mereka. Nyalaan api juga mengandungi plasma dalam bahagian intinya yang paling panas, walaupun tahap pengionan dalam api biasa adalah rendah.
Dalam industri dan teknologi, plasma digunakan dalam pelbagai aplikasi penting. Skrin plasma plasma display panels atau PDP , yang pernah mendominasi pasaran televisyen widescreen sebelum digantikan oleh LCD dan OLED, menggunakan sel-sel kecil plasma untuk menghasilkan cahaya dan warna. Sistem pencahayaan neon dan fluorescent menggunakan plasma gas neon, argon, atau wap merkuri. Pemotongan dan kimpalan plasma menggunakan pancaran plasma bertemperatur tinggi untuk memotong logam dengan ketepatan yang luar biasa.
Aplikasi plasma yang paling menarik dalam sains adalah dalam penyelidikan fusi nuklear. Reaktor fusi berusaha untuk meniru proses yang berlaku di tengah-tengah matahari — menggabungkan atom-atom hidrogen untuk menghasilkan helium dan melepaskan tenaga yang luar biasa. Untuk melakukan ini, hidrogen perlu dipanaskan sehingga berjuta-juta darjah Celsius untuk menjadi plasma, dan kemudiannya dikekalkan dalam bentuk plasma itu. Masalah utamanya adalah bagaimana mengurung plasma yang sangat panas ini — tiada bahan fizikal yang boleh bertahan suhu seperti itu. Penyelesaiannya adalah menggunakan medan magnet yang kuat untuk mengurung plasma tanpa ia menyentuh sebarang permukaan fizikal. Reaktor yang menggunakan prinsip ini dipanggil tokamak, dan projek ITER di Perancis — reaktor fusi terbesar yang sedang dibina — bertujuan untuk membuktikan bahawa fusi boleh menghasilkan lebih banyak tenaga daripada yang diperlukan untuk menghidupkannya.
Di alam semesta, plasma mendominasi dalam setiap skala. Matahari dan semua bintang lain pada asasnya adalah bola plasma raksasa, di mana suhu teras matahari mencecah 15 juta darjah Celsius — jauh di atas tahap yang diperlukan untuk plasma. Angin suria, yang mengalir keluar dari matahari ke seluruh sistem suria, juga adalah plasma. Aurora borealis cahaya utara yang mempesonakan terhasil apabila plasma angin suria berinteraksi dengan medan magnet bumi dan memasuki atmosfera. Nebula — awan gas berwarna cantik yang merupakan sisa-sisa bintang atau tempat lahirnya bintang baru — juga kebanyakannya adalah plasma yang dipancarkan cahaya oleh sinaran bintang-bintang di sekitarnya. Plasma bukan keadaan jirim yang eksotik — ia adalah keadaan jirim biasa di alam semesta yang tidak biasa di bumi.
