پلاسما چیست؟

پلاسما اهمیت بسیار زیادی در فیزیک و زیست ‎شناسی دارد. ولی مفهوم پلاسما در فیزیک، منتج شده از پلاسما در زیست شناسی است. در اینجا ما قصد داریم برخی از مفاهیم و ابعاد پلاسما را روشن کرده و توضیح دهیم چگونه و از چه جنبه‎هایی پلاسمایی که در زیست ‎شناسی به کار می‎رود با پلاسمای فیزیک متفاوت است.
اگر بخواهیم تعریف ساده‎ای از پلاسما در فیزیک ارائه دهیم، پلاسما حالت چهارم ماده است که بعد از جامد، مایع و گاز مطرح می‎شود. این حالت ماده وقتی حاصل می‎شود که گاز تا جایی گرم شود که اتم‎های آن تمام الکترون‎های خود را از دست بدهند. نتیجه آن یک شبه-گاز می‎باشد که شامل مجموعه‎ای از هسته‎ها و الکترون‎های آزاد است. می‎توان هسته‎ها را که تمام الکترون‎های خود را از دست داده‎اند یون‎هایی فرض کرد که بار الکتریکی بسیار زیادی دارند. بنابراین کل مجموعه باردار و رسانا است. فرآیند اساسی که در تشکیل پلاسما رخ می‎دهد کاملاً ساده است. با گرم کردن، انرژی به گاز منتقل می‎شود. این موجب می‎شود که گاز از ساختار مولکولی خارج شده و به شکل یک مجموعه اتمی درآید، که این مجموعه از اتم‎ها نیز الکترون خود را به تدریج از دست می‎دهند. بنابراین اتم‎ها تبدیل به هسته می‎شوند که می‎توان آنها را یون‎های با بار مثبت فرض کرد.

پلاسما در فیزیک

بنابراین پلاسما به خودی خود در محیط عاری از هرچیز، و به شکل طبیعی تشکیل نمی‎شود. همچنین لازم است با میدان‎های الکترومغناطیسی کنترل شود تا بدون اینکه با چیزی واکنش داده یا به چیزی تبدیل دهد و تغییر شکل پیدا کند بصورت پلاسما باقی بماند. ستارگان که در فضا قرار دارند بهترین مثال برای این مورد هستند. خلأی که در فضا وجود دارد مانع از واکنش دادن آنها می‎شود. دانشمندان پارامترهای اصلی که پلاسما را تعریف می‎کند را مشخص کرده‎اند. این پارامترها شامل مقدار تقریبی یون‎ها و الکترون‎ها، فرکانس و حجم تکرار مجموعه، اندازه، طول‎عمر، چگالی، دما و میدان‎های مغناطیسی می‎شود.
همانطور که قبلاً اشاره شد پلاسما بطور طبیعی در ستارگان یا در رعد و برق اتفاق می‎افتد. پلاسمای غیرطبیعی نیز در وسایلی مانند لامپ نئون یا صفحه نمایش تلویزیون‎ها وجود دارد. در سال 1928، لانگمور (1) این ماده را "پلاسما" نامید زیرا شباهت زیادی به پلاسمای خون داشت.

پلاسما در زیست ‎شناسی

در زیست‎شناسی واژه پلاسما بیشتر اشاره به پلاسمای خون دارد. در حیوانات، مانند پستان‎داران، 55 درصد خون را که در کل بدن جریان دارد پلاسما تشکیل می‎دهد. ظاهر آن شبیه ماده‎ای زرد رنگ که به سفیدی بزند است، و ماده‎ای است که به عنوان محیط پذیرنده تمام سلول‎های خونی محسوب می‎شود. همچنین با غشائی که اطراف آن را فراگرفته از دیگر ارگان‎های سلولی جدا می‎شود.
90 درصد پلاسما را آب تشکیل می‎دهد و باقی آن را پروتئین، گلوکز، فاکتورهای لخته‎کننده خونی، یون‎های معدنی، هورمون‎ها، و دی‎اکسید کربن. مواد دیگری نیز در پلاسما هست. تزریق پلاسمای خون در جنگهای جهانی بسیار انجام شد و از این رو تبدیل به مفهوم کاملاً شناخته شده شد. پلاسما را می‎توان برای ترمیم زخمهای شدید، رساندن شخص به سطح انرژی طبیعی و مناسب، کمک به بهبود زخم، انسداد خونریزی، و درنهایت افزایش فاکتورهای لخته‎کننده خونی بکار برد.
واژه پلاسما هنگامی که در زمینه زیست‎شناسی بکار می‎رود همیشه همراه با یک پیشوند خونی است. بجای پلاسما واژه سرم خونی (پلاسمای عاری از فیبرینوژن) هم که بکار می‎رود، هرچند که معنا و موارد استفاده آن متفاوت از پلاسما است. پلاسما ماده اصلی خون انسان است، همانطور که در فیزیک هم بزرگترین و بیشترین رکن تشکیل‎دهنده مواد جهان پلاسما است.

پي‌نوشت‌ها:

(1) Irving Langmuir