ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ... และพลาสมา - ไมเคิล มูริลโล (Michael Murillo)

ชมบทเรียนแบบเต็มได้ที่: http://ed.ted.com/lessons/solid-liquid-gas-and-plasma-michael-murillo

คุณเคยเห็นลำแสงที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตย์ไหม แสงแวบนั้นคืออะไร แล้วฟ้าผ่า หรือหางของดาวหางล่ะ แสงเหล่านั้นและแสงอื่นๆ อีกมากมาย -- อันที่จริงแล้ว 99.9% ของเอกภพนั้นสร้างขึ้นจากพลาสมา ไมเคิล มูริลโล จะอธิบายให้ฟังอย่างละเอียดเกี่ยวกับพลาสมา

บทเรียนโดย: Michael Murillo แอนิเมชันโดย Tomás Pichardo Espaillat

คุณเคยเห็นแสงแวบที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตย์หรือไม่

แสงนั้นคืออะไร

แล้วฟ้าผ่า

แสงเหนือ

หรือหางของดาวหางล่ะ

แสงเหล่านั้น
รวมถึงแสงอีกหลายประเภท

อันที่จริงแล้ว 99.9% ของเอกภาพ
ล้วนสร้างขึ้นจากพลาสมา

พลาสมาคือสถานะของสสาร

ซึ่งแตกต่างจากสถานะที่เราคุ้นเคยกัน

ลองนึกถึงน้ำแข็ง

น้ำแข็ง เป็นของแข็ง
พอละลายกลายเป็นน้ำ ซึ่งเป็นของเหลว

ซึ่งเมื่อได้รับความร้อน
จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ ซึ่งเป็นแก๊ส

การให้ความร้อนแก่ไอน้ำให้สูง
ถึงอุณหภูมิหนึ่ง

จะทำให้โมเลกุลของน้ำแตกตัว

เป็นอะตอมไฮโดรเจนและออกซิเจน
ที่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ

และหากได้รับความร้อนเพิ่มอีกเล็กน้อย
กระบวนการไอออไนเซชันก็จะเกิดขึ้น

และอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ
ก็จะหลุดออกจากอะตอม

ส่วนที่เหลืออยู่คือไอออนซึ่งมีประจุบวก

ส่วนผสมของประจุลบและบวก
ซึ่งเคลื่อนที่ได้อิสระนี้เรียกว่าพลาสมา

และเมื่ออุณหภูมิสูงถึงจุดจุดหนึ่ง
แก๊สทุกประเภทสามารถกลายเป็นพลาสมาได้

อนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ได้อิสระเหล่านี้
มีพฤติกรรมแตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง

จากอนุภาคในสสารในสถานะอื่นๆ

เมื่อลูกบิดประตู ซึ่งเป็นของแข็ง
สะสมประจุไฟฟ้าสถิตย์

มันไม่ได้มีลักษณะหรือมีพฤติกรรมแตกต่าง

ยกเว้นแต่เข็มทิศ
หรือวัสดุอื่นๆ ที่เป็นแม่เหล็ก

เราแทบไม่เห็นสสารมีปฏิกิริยา
กับสนามแม่เหล็ก

แต่ถ้าเอาพลาสมาไปไว้ในสนามไฟฟ้า
หรือสนามแม่เหล็ก

คุณจะเห็นปรากฏการณ์ที่แตกต่าง

เพราะว่าพลาสมานั้นมีประจุ

สนามไฟฟ้าจึงเร่งความเร็วพวกมันได้

ส่วนสนามแม่เหล็กก็บังคับทิศทาง
ให้พวกมันวิ่งเป็นวงกลม

และเมื่ออนุภาคในพลาสมาชนกัน

หรือถูกเร่งโดยไฟฟ้าหรือแม่เหล็ก

แสงก็จะเปล่งออกมา

ซึ่งนั่นคือสิ่งที่เราเห็น
เมื่อเรามองพลาสมา

ตัวอย่างเช่นแสงเหนือ

พลาสมาไม่เพียงแค่เป็น
ปรากฏการณ์บนท้องฟ้าที่สวยงามเท่านั้น

ลองนึกถึงลูกบาศก์ขนาดเล็กซึ่งเกิดจากแก๊สทั่วไป
โดยมีแรงดันไฟฟ้าแรงสูงคร่อมอยู่

สนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้น

ผลักอิเล็กตรอนออกจากอะตอม
และเร่งพวกมันจนมีความเร็วสูงพอ

ทำให้อะตอมอื่นๆ แตกตัวเป็นไอออนได้

การเติมสารเจือปน
เข้าไปในลูกบาศก์ของแก๊สนี้

ส่งผลให้มันมีการดูดซับ และปลดปล่อยพลังงาน
ในจำนวนที่แน่นอน

ในรูปแบบของการแผ่รังสีอัลตราไวโอเลต

หากเราฉาบลูกบาศก์เหล่านี้

ไว้ด้วยสารเรืองแสงสีต่างๆ

ที่เปล่งแสงเมื่อแสงอัลตราไวโอเลต
ที่ปริมาณพอเหมาะตกกระทบมัน

ทีนี้ก็ลองสร้างสี่เหลี่ยมผืนผ้า
ขึ้นจากลูกบาศก์เล็กๆ เหล่านี้

โดยลูกบาศก์แต่ละก้อนถูกควบคุม
โดยวงจรอิเล็กทรอนิคส์อันซับซ้อน

ซึ่งคุณอาจมองมันอยู่ตอนนี้ก็ได้

สิ่งนี้เรียกว่า ทีวีพลาสมา

พลาสมายังถูกนำไปใช้ประโยชน์ทางการแพทย์

นักเคมีด้านพลาสมาได้สร้างพลาสมา
ที่มีคุณสมบัติเฉพาะขึ้นมา

ซึ่งสามารถทำลาย
หรือแปรสภาพสารเคมีที่ต้องการ

และฆ่าเชื้อโรคในอาหาร
หรือตามพื้นของโรงพยาบาล

พลาสมามีอยู่ทุกที่รอบๆ ตัวเรา

ทั้งในรูปแบบที่น่าตื่นตา
และแบบที่ใช้ประโยชน์ได้

และในอนาคต พลาสมาอาจถูกนำไปใช้

เพื่อกำจัดขยะในบ่อขยะอย่างถาวร

กำจัดสารพิษจากอากาศ และแหล่งน้ำของเรา
อย่างมีประสิทธิภาพ

และอาจให้แหล่งพลังงานหมุนเวียนสะอาด

ที่ไม่มีวันหมด