Eskiden madde 4 elementten oluşurdu: Ateş, hava, su ve toprak. Bu unsurlar maddeyi sınıflandırmaya yetiyordu ancak bilim, dünya tarihinde kendine yer edindikçe maddeyi bu şekilde sınıflandırmanın doğru olmadığını gördük ve günümüz ile kıyasladık:
Hava – Gazlar
Su – Sıvılar
Toprak – Katılar
Ateş – ?
Görüldüğü gibi ateş unsuru açıkta kalıyordu ve onu bir kategoriye koyamıyorduk. Yazımızda ise bu soru işaretine cevap verip onun ne olduğunu açıklayacağız.
Plazma Nedir?
Bilim insanları, evrenin başlangıcında, büyük patlamadan önce olan kararsız maddeye “Ylem” adını vermiştir. Büyük Patlama Teorisine göre Ylem’in patlaması, evrendeki en şiddetli patlamayı gerçekleştirmiştir. Bu madde, evrendeki ilk madde olarak bilinir; fazlasıyla küçük ve sıcak bir maddedir. En başta her şey muazzam bir sıcaklığa sahipti; bu yüzden maddenin ilk halinin plazma hali olduğu söylenebilir. Plazma soğuyarak gazları, sıvıları ve katıları oluşturmuştur [1].
Maddenin plazma haline ait çalışmalar, 1920’lere gelindiğinde başlamıştır ve çalışmalar sonucunda bu hal klasik fizikle açıklanabilmiştir. Plazma, bilimin tarih sahnesine geç çıkmıştır. Bundan dolayı plazmayı çok iyi bilmiyoruz; ancak bilinen evrenin %99’unu plazma oluşturur, geri kalan %1’i ise katı, sıvı ve gazlardan oluşur.
Yıldızlararası ortam, oluşan yeni yıldızlarla birlikte evren devasa bir plazma havuzu gibidir. Çünkü plazma hali, madde sıcaklığının muazzam derecelerinde kopan elektronlar ve gaz atomlarının, ortamda serbestçe hareket edebilen yüklü parçacıklara ayrışması sonucunda oluşur. Fakat bu cümleyi daha açıklayıcı hale getirmemiz gerekirse, en başta maddenin üç halinden bahsettik; ortaokulda öğrendiğimiz üzere bu üç maddenin birbirine dönüşerek hal değiştirdiğini zaten biliyoruz. Maddenin dördüncü halinin de plazma olduğunu bildiğimize göre, bildiğimiz hal değişimi diyagramına yeni bilgiler eklemeliyiz [2].
Görsel 1: Faz Diyagramı [1]
Sıcaklık arttıkça madde form değiştirir ve gaz haline geçer. Gaz haline daha fazla ısı verdikçe, gaz moleküllerinin atomları arasındaki bağı koparır ve gaz halinde dolaşan atomları serbest bırakır. Bu atomlar daha fazla ısıda iyonlaşarak plazma adını verdiğimiz hali oluşturur. Plazma havuzundaki her yük, aralarında mesafe olsa bile birbiriyle iletişim halindedir;çünkü plazma içerisindeki ortam, elektrik alan ve manyetik alanla doludur. Bundan dolayı da bu ortam içerisinde birbirinden bağımsız olan tek bir parçacık bile yoktur. Bu yüzden plazma ortamının içerisindeki bu özelliğin kollektif olduğunu söyleyebiliriz. Plazma içindeki ortamı daha da detaylandırmak istersek, içerisinde (+) yüklü iyonları, (-) yüklü elektronları, nötr gaz atomlarını, fotonları ve daha fazlasını barındırdığını görürüz. Bu fiziksel karışım genel hal olarak incelendiğinde nötr bir karışımdır; ancak içerisindeki yüklü parçacıklar birbirinden bağımsız hareket ederek sistemin rastgele doğrultuda hareketlerinin olmasını sağlar. Ateş alevlerinin belli bir şeklinin olmaması ve belli bir doğrultuda hareket etmemesi buna örnek olarak verilebilir [3].
Gaz ve Plazma
Bildiğimiz gibi çoğu katı madde ısıtıldığında sıvı hale geçer, biraz daha ısıtıldığında ise gaz haline geçer. Belli bir sıcaklıkta gaz molekülleri, serbestçe hareket eden atomlarını oluşturmak için ayrışır. Sıcaklık daha da artarsa atomların ayrışarak plazmayı oluşturduğunu söylemiştik; ancak herhangi bir iyonize gaza plazma diyemeyiz. Maddenin gaz ve plazma hali birbirine benzer görülür; ancak aralarında bazı farklar bulunur:
Bunların yanı sıra gaza benzer özellikleri de bulunur. Gazlar gibi belirli bir şekilleri ve hacimleri bulunmaz [4].
Özetleyecek olursak, plazma hali maddenin 4. halidir ve gazlara yüksek ısılar verilmesi sonucunda ortaya çıkar. Evrenin her yerinde onu görebiliriz. Güneş, yıldızlar, ateş en bilinen plazma örnekleridir. Aynı zamanda laboratuvarda yapay olarak da üretilebilir.
Her ne kadar plazmalar hakkında daha fazla araştırmalar yapmamız gerekse de plazmalar; televizyonlarda, sanayilerde, kaynak makinelerinde, enerji, tıp ve uzay gibi çeşitli sektörlerde büyük roller üstlenmektedir. Bu gidişata göre gelecekte onlarla daha fazla karşılaşacağız gibi duruyor.
Kaynakça:
https://books.google.com.tr/books?id=Z1rtBwAAQBAJ&hl=tr&source=gbs_slider_cls_metadata_9_mylibrary (Accessed: 21 December 2024).
Görsel Kaynak:
[1] ‘maddenin-4-hali-png-Ix fQ’ (no date). Available at:
https://www.bilimup.com/degisimin-tanimi-maddenin-halleri
#:~:text=Maddenin%20d%C3%B6rt%20temel%20hali%20kat%C4%B1%2C%20s%C4%B1 v%C4%B1%2C%20gaz%20ve,evrendeki%20%22maddeyi%22%20olu%C5%9Fturan%20her %20%C5%9Feyi%20tan%C4%B1mlayan%20bir%20terimdir. (Accessed: 8 March 2025).
