PLASMA PHYSICS

part One

- Occurrence of Plasmas in Nature.

ليس من الجيد القول ان ( 99%) من المادة الموجودة في الكون هي في حالة بلازما ، بمعنى اخر انها على شكل غاز مشحون كهربائياً وذراته منقسمة الى ايونات موجبة وإلكترونات سالبة
:black_medium_small_square:ويمكن لهذا التقدير ألا يكون  دقيقاً جداً ، ولكنه بدون شك مقبول للغاية في ضوء حقيقة أن الكيان الداخلي والغلاف الخارجي للنجوم ، والسدم الغازية، ومعظم الهيدروجين الذي يملأ ما بين النجوم ، تكون في حالة بلازما . وما ان يغادر الانسان الغلاف الجوي للأرض فأنه يلاقي البلازما ممثلة بحزم فان ألين للإشعاع والرياح الشمسية .
:black_medium_small_square:

على الجانب الاخر ، فأن رؤيتنا للبلازما في حياتنا اليومية تكون مقتصرة على امثلة قليلة مثل ومضة الصاعقة وإطلالة نجمة الصباح والتفريغ الكهربائي داخل مصابيح الفلورسنت والمقدار الضئيل من التأين  في عادم الصاروخ .
وعلية ، يبدو أننا نعيش في الجزء الذي يشكل 1% من الكون حيث لا تحدث فيه البلازما بشكل طبيعي .

:o: Definition of Plasma
تعرّف البلازما على أنها " غاز شبه متعادل مؤلف من جسيمات مشحونة ومتعادلة تظهر سلوكاً أو تصرفاً جماعياً"

:o:A plasma is a quasineutrality gas of charged and neutral particles which exhibits collective behavior.
:black_medium_small_square:لنفترض ان مجموعة من القوى تؤثر على جزيئة من الهواء الاعتيادي ، بما أن هذه الجزيئة تكون متعادلة كهربائياً لذا لن يكون هنالك تأثير صافٍ للقوة الكهرومغناطيسية على هذهِ الجزيئة
، فيما يمكن اهمال تأثير قوة الجاذبية . هذه الجزيئة ستتحرك بشكل حر دون اي اضطراب الى ان تتعرض لتصادم مع جزيئة اخرى ، وهذه التصادمات هي من يتحكم بحركة الجزيئة .
:o: Collective Behavior
تعرّف " السلوك الجماعي " : هي الحركات التي لا تعتمد فقط على الظروف الموضعية (local conditions) وإنما على حالة البلازما في المناطق البعيدة منها أيضاً .
:o: Saha Equation
- تخبرنا معادلة ساها عن مقدار التأين المتوقع في غاز ما في حالة الاتزان الحراري :

nᵢ/nₙ ≈ 2.4×10²¹ T³/² / nᵢ e⁻ᵁᵢ/kbT
- حيث ان :
حيث أن nᵢ و nₙ هي الكثافة (عدد لوحدة الحجم) الذرات المتأينة والذرات المتعادلة ، على التوالي ، T هي درجة حرارة الغاز (K) , Kb هو ثابت بولتزمان ، Uᵢ هي طاقة التأين للغاز ( وثمثل مقدار الطاقة اللازمة لانتزاع الالكترون الخارجي من الذرة )
:black_medium_small_square: في حالة الهواء العادي  عند درجة حرارة الغرفة (300k) ، إذا فرضنا ان كثافة الذرات المتعادلة هي :
10²⁵×3 m⁻³
وأن :
Uᵢ =14.5 eV ( لغاز النيتروجين )
:black_medium_small_square:يمكن حساب التأين الجزئي  كما يلي :

nᵢ/ nₙ + nᵢ ≈ nᵢ/nₙ ≈ 10⁻¹²²

- وهي قيمة واطئة بطبيعة الحال

حررت المقالة من قبل / مهند قاسم