Plasma (fisica): differenze tra le versioni

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Studi più precisi coincidono con la creazione dei primi tubi da vuoto, i [[Tubo di Crookes|tubi di Crookes]] appunto, che Sir [[William Crookes]] cominciò a studiare negli anni successivi al [[1870]] modificando il prototipo creato da [[Heinrich Geissler]], che si chiama appunto [[tubo di Geissler]]. Proprio un tubo simile a questo portò [[Wilhelm Conrad Röntgen|Röntgen]] alla scoperta dei [[raggi X]].

Gli studi sui plasmi rimasero però più che altro una curiosità: fanno eccezione gli studi approfonditi di [[Nikola Tesla]] sulle scariche di plasma [[Radiofrequenza|RF]]<ref>{{Cita web|autore = Zoran Lj. Petrovic|url = http://www.journal.ftn.kg.ac.rs/Vol_3-2/07-Petrovic.pdf|titolo = The Contribution of Nikola Tesla to Plasma Physics and Current Status of Plasmas that He Studied|accesso = |data = }}</ref>, sulle [[Lampada al plasma|lampade al plasma]], sul plasma freddo per la produzione di ozono<ref>{{Cita web|autore =|url =http://www.o3center.org/Equipment/WhichmaterialsareO3resistantwhattypeofO3generatorsarethere.html|titolo =What materials are O3 resistant & what type of O3 generators are there?|accesso =|data =|urlmorto =sì|urlarchivio =https://web.archive.org/web/20150523021141/http://www.o3center.org/Equipment/WhichmaterialsareO3resistantwhattypeofO3generatorsarethere.html|dataarchivio =23 maggio 2015}}</ref><ref>{{Cita web|url = http://www.o3elite.com/|titolo = O3Elite Ozone Generator - The Leader in Ozone Therapy|accesso = 14 maggio 2015}}</ref><ref>{{Cita web|url = http://www.plasmafire.com/|titolo = Plasmafire Intl - Steam Saunas and Cold Plasma Ozone Generators|accesso = 14 maggio 2015|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20150419201959/http://plasmafire.com/|dataarchivio = 19 aprile 2015|urlmorto = sì}}</ref><ref>{{Cita web|url = http://www.oawhealth.com/products/ozone-generator.html|titolo = Ozone Generator|accesso = 14 maggio 2015}}</ref> e sui plasmoni<ref>{{Cita web|autore = Gary Peterson|url = http://www.teslaradio.com/pages/Pursuing_Tesla%27s_Vision.pdf|titolo = Pursuing Tesla's Vision|accesso = |data = }}</ref>, e di [[Irving Langmuir]], che studiò in particolare (negli anni successivi al [[1920]]) l'interazione dei plasmi con le pareti del contenitore nei quali i plasmi stessi venivano formati: proprio per questi studi egli vinse il [[Premio Nobel per la chimica|premio Nobel]] nel [[1932]]. L'interesse sistematico per lo studio dei plasmi inizia invece alla fine degli [[anni 1950|anni cinquanta]], quando la [[atomi per la pace|Conferenza di Ginevra ''Atoms for peace'']]<ref>{{Cita libro|autore=[[Organizzazione delle Nazioni Unite|Nazioni Unite]]|titolo=Peaceful uses of atomic energy (Proc. Int. Conf. Geneva, 1955)|volume=16|editore=[[Organizzazione delle Nazioni Unite|ONU]]|città=New York|anno=1956|p=35|lingua=en}}</ref> sancisce l'inizio degli studi su uno sfruttamento pacifico della [[Fusione nucleare]]. Contemporanea è la costituzione dell'Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica ([[Agenzia internazionale per l'energia atomica|IAEA]], 1957).

Più o meno nello stesso periodo cominciano i primi studi sugli effetti di un [[campo magnetico]] sui gas ionizzati (per es. della [[ionosfera]]) compiuti dal fisico svedese [[Hannes Alfvén]], che lo porteranno a vincere il [[Premio Nobel per la fisica|premio Nobel]] nel [[1970]]. Questi studi porteranno alla spiegazione del meccanismo delle [[fasce di van Allen]] in termini di moti di [[Ione|ioni]] ed [[Elettrone|elettroni]].

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:<math>\, \omega_{p,e} = \left( \frac{n_e e^2}{m_e \varepsilon_0} \right)^{1/2} </math> .

detta ''[[frequenza di plasma]]''. Inserendo le costanti fisiche, si ottiene il valore numerico<ref>{{Cita libro|autore=T.J.M. Boyd|autore2=J.J. Sanderson|lingua=en|titolo=The Physics of Plasmas|url=https://archive.org/details/physicsplasmas00boyd_346|editore=[[Cambridge University Press]]|edizione=1|anno=2003|p=[https://archive.org/details/physicsplasmas00boyd_346/page/n24 11]|ISBN=0-521-45912-5|cid=T.J.M. Boyd e J.J. Sanderson}}</ref>:

:<math>\, f_{p,e} = \frac{\omega_{p,e}}{2 \pi} = 8,98 \times n_e^{1/2}(\mathrm{m}^{-3}) \; \mathrm{Hz} </math> .

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La presenza del campo magnetico suddivide inoltre i plasmi in base al loro comportamento magnetico, ossia in plasmi [[diamagnetismo|diamagnetici]] e [[paramagnetismo|paramagnetici]]. Anche se il comportamento più comune per un buon conduttore è di essere diamagnetico, esistono numerosissimi esempi di plasmi paramagnetici, nei quali cioè il campo magnetico esterno viene accresciuto, e persiste per tempi molto lunghi. Questi fenomeni vengono chiamati fenomeni di [[dinamo (fisica)|dinamo]], in analogia alla [[dinamo]] in [[elettrotecnica]].

Un approccio totalmente differente al problema dei moti di un plasma in campo magnetico è fornito dalla [[magnetoidrodinamica]] o [[magnetoidrodinamica|MHD]]<ref>{{Cita libro|lingua=en|J.P. Freidberg|titolo=Ideal Magnetohydrodynamics|editore=Plenum Press|città=New York|anno=1987}}</ref>, dove il moto delle particelle in un campo elettromagnetico viene risolto a partire dall'integrazione delle [[equazioni di Navier-Stokes]] con le [[Equazioni di Maxwell]]. Nonostante la apparente semplificazione (invece di seguire il moto di un numero enorme di particelle, si segue l'evoluzione della velocità fluida del plasma, che è un [[campo di forze|campo]] tridimensionale), la MHD si presta a descrivere un numero molto vasto di fenomeni di plasma, come l'insorgere di instabilità, [[filamenti]] e jets<ref>{{Cita libro|cognome=Biskamp|nome=Dieter|titolo=Nonlinear Magnetohydrodynamics|città=Cambridge|editore=[[Cambridge University Press]]|anno=1997|ISBN=0-521-59918-0}}</ref>.

== Riassunto: gas neutro contro plasma ==