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等离子体

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等离子体

等离子体の説明

Chinese

等离子体（plasma）又稱电浆、电离浆、等离体，是物質狀態之一，是物質的高能狀態。其物理性質與固態、液態和氣態不同。等離子體和氣體一樣，形狀和體積不固定，會依着容器而改變。等離子體有接近完美的導電率，也會在磁場的作用下，顯現出各種三維結構，例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等，也可以利用磁場來捕捉、移動及加速各種等離子體，例如可變比沖磁等離子體火箭就是應用了等離子體的這一特性。等離子體最早的含義是整體保持電中性的電離物質，但現實一些不符合原先電中性定義的物質也會被稱為等離子體，如夸克-膠子等離子體等。有關等離子體的一種直覺上的描述稱，等離子體就是會受電磁場影響的流體物質，一般是指各種離子化氣體，然而固體或液體內的自由電子也可以被視為等離子體的一種（非中性等離子體），此外還包括很多受電磁場支配的流體物質。等離子體可以被看成是由一群粒子所組成的系統，因此在數學上可以用統計的方式來研究。宇宙中充斥着各種各樣的等離子體，是其最常見的物質相態，亦可以經由對處於其他相態的物質的加工取得。現代物理學對氣體與等離子體之間的相變給出了詳細描述，某種氣體在經歷外來的高溫或強電磁場的作用時，此時該氣體內本身存在的游離電子會被加速，並撞擊該氣體的諸中性粒子，使該氣體中各顆中性粒子中的電子與其原子核分離（分開），成為游離電子，而該中性粒子也會因缺少了電子而成為離子。這些分離出來的游離電子又會被該電場加速，再與其他中性粒子碰撞，這稱為氣體的離子化過程。此時該氣體中一部份粒子會擁有比中性狀態更多的電子而成為帶負電荷的陰離子，另外有一部份粒子會擁有比中性狀態更少的電子而成為帶正電荷的陽離子，有一部份粒子則維持中性。離子化後的氣體成為由各顆陰陽離子、游離電子、中性粒子等多種粒子所組成的電中性物質，其中陰離子的電荷量總和與陽離子的電荷量總和相等，這就是物理學上所謂「等離子」，此時物質在大尺度上的總電荷是零，這稱為「準中性」。等離子體含有許多可以自由移动的非中性粒子（載流子），加上諸多非中性粒子带有電磁力，並會受其他非中性粒子的電磁力影響，即是説諸非中性粒子之間可以在不碰撞的情况下發生相互作用，這也解䆁了等離子體的導電及受電磁力支配等的多種性質。最後處於等離子態的物質也可以通過相變轉化為其他三種物質狀態。等離子體是宇宙重子物質最常見的形態，其中大部分存在於稀薄的星系際空間（特別是星系團內介質）和恆星之中。地球大氣離地表300公里的電離層也是處於等離子態，電離層是地球大氣較外層的氣體吸收了太陽輻射能量，發生光致游離而形成。