PARA EMPEZAR ¿QUE ES EL ESTADO PLASMA?
El plasma es un conjunto
cuasineutral de partículas con portadores libres de carga eléctrica, el cual
desarrolla comportamiento colectivo. Analicemos por partes esta definición. Lo
más importante es que en el plasma se encuentran portadores de carga eléctrica
libres. Los átomos están al menos parcialmente ionizados. El grado de
ionización no tiene que ser muy grande, si el tamaño de la formación de plasma
es lo suficientemente extensa. Precisamente un plasma se diferencia de un gas
por el que haya portadores libres de carga en el primero. El plasma es
conductivo y reacciona fuertemente a los campos eléctricos y magnéticos. La
segunda cualidad es la cuasineutralidad. Supongamos que visto microscópicamente
un cierto volumen tiene en promedio siempre la misma cantidad de partículas
positivas y negativas. Desde afuera el plasma se comporta como si fuera un
fluido sin carga (líquido o gas). La exigencia de cuasineutralidad toma en
parte de la definición de plasma lo de ser un conjunto de partículas cargadas,
las cuales difieren solamente un poco cualitativamente en ésta característica
(o sea, un plasma es “casi” neutral, pero no lo es completamente). La última
parte de la definición de plasma es su comportamiento colectivo. Con esto se
entiende que el plasma es capaz en su conjunto de procesos de generar campos
magnéticos y eléctricos, campos a los cuales a su vez puede reaccionar. La
definición de plasma no incluye los conjuntos de partículas cargadas donde la
cantidad de partículas positiva y negativamente cargadas no sea aproximadamente
la misma, ya que no llenan el requerimiento de cuasineutralidad. Tampoco se
incluyen los gases muy débilmente ionizados, como son las llamas de las velas
(no llenan el requerimiento de comportamiento colectivo). El concepto de plasma
fue usado por primera vez por Irwing Langmuir (1881-1957).
El estado plasmático todavía lo
podemos subdividir en algunos cuantos grupos más:
Plasma común: las capas de
electrones de los átomos son parcialmente deterioradas (debido a una alta
temperatura o presión). Los electrones libres son responsables de las
características plasmáticas de la sustancia en cuestión.
Plasma termonuclear: Las capas
electrónicas de los átomos no existen, la sustancia es una mezcla de núcleos
“pelados” y electrones libres. En éste estado se encuentran el plasma en los
núcleos de las estrellas, donde se da lugar la síntesis TN.
Plasma de nucleones: Debido a muy
altas temperaturas o presiones, los mismos núcleos atómicos son despedazados.
La materia es una mezcla de electrones, protones y neutrones. Los plasmas
nucleónicos se manifestaron a los 10−5 s después del comienzo del Universo,
donde los quarks crearon los primeros protones y neutrones. Encontramos también
este tipo de plasma en las capas exteriores de una supernova explotando, donde
su comienzo desarrolla una onda de choque de gas presionado. En ésta capa por
un corto tiempo se dan lugar disturbios en las reacciones termonucleares, que
dan lugar a elementos pesados.
Plasma de Quarks-gluones: en
altas energías los nucleones mismos se desmenuzan en sus constituyentes: los
quarks y los gluones. En ese estado se encontraba la materia quizá hasta el
primer décimo de microsegundo después del comienzo del Universo y
artificialmente se logró reproducir este estado de la materia en el CERN en el
año 2000.
EJEMPLOS SOBRE MATERIALES EN EL ESTADO PLASMA Y SU USO EN LA ACTUALIDAD
- Investigaciones, ya que en estado plasma se encuentra la
gran parte de la materia del universo, solo pensar que el sol es plasma endurecido.
- Corte de metales se genera un plasma por ruptura dieléctrica (las chispas o arcos voltaicos es plasma) sobre una superficie
metálica y esta se corta con más facilidad que si quisieses abrir un pan con un
cuchillo.
- Cargas del plasma, estas cargas son móviles, se utiliza
como conductor de electricidad. Se genera plasma durante un tiempo en el aire,
y esto permite hacer un puente o gap que sirve para medir aniones inorgánicos.
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