Thể rắn, thể lỏng, thể khí và ... thể plasma? - Michael Murillo

Bạn có bao giờ thấy tĩnh điện
làm phát ra một tia sáng?

Vậy tia sáng đó là gì?

Và còn những tia chớp,

Bắc cực quang,

hay đuôi của sao chổi?

Tất cả những thứ đó,
cùng nhiều thứ khác,

mà thực chất thì 99,9% vũ trụ này
được cấu tạo bởi plasma.

Plasma là một trạng thái của vật chất

nó rất khác biệt so với
những trạng thái thông thường.

Hãy lấy nước đá làm ví dụ.

Nước đá ở thể rắn,
khi tan chảy tạo thành nước, ở thể lỏng,

nước này khi đun lên,
sẽ bốc hơi và thành thể khí.

Nếu tiếp tục đun hơi nước này
đến một nhiệt độ cao phù hợp

khiến cho các phân tử nước bị tách ra

thành các nguyên tử hydro và oxi
chuyển động hỗn loạn.

Tiếp tục tăng nhiệt độ thêm chút nữa,
thì quá trình ion hóa sẽ diễn ra

và các electron tích điện âm
tách ra khỏi nguyên tử,

để lại các ion mang điện dương.

Hỗn hợp các ion mang điện âm và dương
chuyển động hỗn loạn này chính là plasma,

ở nhiệt độ cao nhất định, bất kỳ chất khí nào
cũng có thể chuyển thành plasma.

Các hạt chuyển động hỗn loạn trong plasma
hoạt động rất khác

so với các hạt ở trạng thái vật chất khác.

Khi một cái tay nắm cửa, ở thể rắn,
bị tích điện,

nó không thay đổi hình dạng,
hay cách thức hoạt động.

Thật vậy, ngoại trừ la bàn
hoặc các vật có từ tính,

chúng ta hiếm khi thấy vật chất
phản ứng trong từ trường.

Nhưng khi đặt một vật ở thể plasma
trong điện trường hoặc từ trường,

bạn sẽ thấy một phản ứng hoàn toàn khác.

Vì bản thân plasma đã tích điện

điện trường sẽ tăng tốc cho chúng,

và từ trường sẽ hướng chúng
theo quỹ đạo tròn.

Và khi các hạt trong khối plasma va chạm,

hoặc được tăng tốc
bởi điện trường hoặc từ trường,

ánh sáng sẽ phát ra,

đó chính là cái mà ta thấy
khi quan sát plasma

như là Bắc cực quang.

Dù vậy, plasma không chỉ là
một hiện tượng thiên văn tuyệt đẹp.

Thử tưởng tượng một ống khí nhỏ
và một điện áp rất cao chạy qua.

Điện trường được tạo ra

sẽ đẩy electron ra khỏi một vài nguyên tử
và tăng tốc cho chúng

gây ra sự ion hóa ở các nguyên tử khác.

Các tạp chất trong ống khí

sẽ khiến nó thu nhận và giải phóng
một phần năng lượng

dưới dạng bức xạ tia cực tím.

Trong từng ống khí này,

mỗi loại vật liệu huỳnh quang
sẽ phát ra ánh sáng có màu nhất định

khi gặp phải bức xạ tia cực tím
ở cường độ phù hợp.

Giờ thì hãy tạo một hình chữ nhật
từ hàng triệu ống khí như vậy,

với từng ống được điều khiển
bởi các thiết vị điện tử tinh vi.

Có lẽ bạn đang nhìn vào
một thứ giống như vậy đấy!

Đó chính là một cái TV plasma.

Plasma còn được ứng dụng trong y tế.

Các nhà hóa học tạo ra
plasma có tính đặc hiệu cao,

chúng có thể phá hủy hoặc làm thay đổi
các hóa chất xác định,

và do đó tiêu diệt các sinh vât gây bệnh
trên thực phẩm hoặc ở bệnh viện.

Plasma luôn ở xung quanh chúng ta,

trong những hiện tượng kỳ thú
và cả những vật dụng hàng ngày.

Và trong tương lai,
plasma còn có thể được dùng

để loại bỏ hoàn toàn rác thải
ở các bãi chôn cất,

loại bỏ chất độc khỏi không khí và nước
một cách hiệu quả,

và còn đem lại cho chúng ta
một nguồn cung không giới hạn

năng lượng tái tạo sạch.