Che cos'è il plasma?

Il plasma è il quarto stato di aggregazione della materia.

Dalle nostre esperienze probabilmente conosciamo i classici tre: solido, liquido e gassoso. Molto raramente avremmo sentito parlare di plasma, per un semplice motivo: sulla Terra è molto raro.

Eppure oltre il 99% della materia dell’intero Universo si trova in questo particolare stato di aggregazione! Tutte le stelle sono fatte di plasma, buona parte delle nebulose e tutto lo spazio interstellare e intergalattico è popolato da plasma, seppur estremamente rarefatto.

L’ingrediente fondamentale per creare lo stato di plasma sono altissime temperature.

Mano a mano che un pezzo di materia qualsiasi viene riscaldato diventa prima liquido, poi gassoso. Continuando il riscaldamento a un certo punto la grande energia termica fa spezzare i legami molecolari, trasformando il gas in un miscuglio di singoli atomi.

Aumentando ancora la temperatura, l’energia somministrata al gas atomico è così grande da spezzare anche i legami tra nuclei atomici ed elettroni. Abbiamo raggiunto lo stato di plasma: un gas qualsiasi composto da nuclei atomici positivi ed elettroni, negativi, che non riescono più a legarsi.

Le proprietà del plasma sono particolari. Prima di tutto emette luce, meglio, radiazione elettromagnetica, tanto più intensa quanto maggiore è la sua temperatura.

Poi il plasma, essendo composto da particelle con una carica elettrica, è molto sensibile all’influenza dei campi magnetici.

Se potessimo immergere una potente calamita in una piccola quantità di plasma, vedremo il gas muoversi e a disporsi secondo delle linee ordinate, chiamate linee del campo magnetico.

Un fulmine è plasma

L’esperienza è simile a quella che ogni insegnante di fisica ha proposto, almeno una volta, ai propri alunni utilizzando un magnete e la limatura di ferro.

La polvere di ferro è così leggera che sente il campo magnetico e si dispone in modo piuttosto ordinato intorno alla calamita, facendo vedere le linee del campo magnetico.

Sebbene su scala estremamente più grande, il plasma si comporta in modo simile. Per notarlo basta osservare il Sole durante le sue eruzioni, dette anche brillamenti, e vedere come le fontane di gas espulse dalla superficie somiglino a perfette trame cosmiche modellate dal campo magnetico.

Sulla Terra il plasma esiste ma va cercato attentamente perché, fortunatamente per la nostra vita, rappresenta una componente trascurabile dell’atmosfera.

La bianca luce prodotta da un fulmine è l’esempio più evidente di plasma. La forte scarica elettrica proveniente dalle nubi riscalda l’aria circostante fino a due milioni di gradi, facendola diventare per breve tempo plasma, che poi è il responsabile dell’emissione della tipica luce bianco-azzurra del lampo.

In realtà ogni scarica elettrica produce, per un tempo brevissimo, del plasma, compresa quella dei comuni accendigas. Anzi, è la scarica elettrica in sé che si rende visibile perché l’aria si ionizza diventando plasma e mostrando il piccolo arco elettrico azzurro.

Qualsiasi materiale può diventare plasma, dall’idrogeno al ferro: basta solamente raggiungere la temperatura adatta.