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什麼是等離子體

等離子體,也稱爲電漿,是一種特殊的物質狀態。它由被部分電離的原子和原子團組成,包括正負離子,形成了一種離子化的氣體狀物質。等離子體的尺度通常大於德拜長度,並且整體上表現爲宏觀電中性。它的運動主要受電磁力支配,並展現出顯著的集體行爲。等離子體是宇宙中廣泛存在的一種物質形態,被認爲是除了固體、液體和氣體之外的物質的第四態。

在等離子體中,物質由分子構成,分子由原子構成,原子由帶正電的原子核和帶負電的電子構成。當物質被加熱到足夠高的溫度或其他原因,外層電子會擺脫原子核的束縛成爲自由電子,這個過程稱爲電離。這時,物質變成了由帶正電的原子核和帶負電的電子組成的均勻物質,因其形態類似漿糊,故有時被稱爲離子漿。由於正負電荷總量相等,等離子體是近似電中性的。

等離子體具有德拜屏蔽和準中性的特性。德拜屏蔽是指等離子體中的電子和離子在引入電場後,會移動以屏蔽該電場的現象。準中性則是指在等離子體內部,正負電荷數幾乎相等的現象。等離子體的存在有三個基本條件:空間尺度要求、時間尺度要求和集合體要求。從來源上,等離子體可分爲人工等離子體和自然界的天然等離子體;按物態可分爲氣體等離子體、液體等離子體和固體等離子體;按溫度可分爲高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體中的粒子溫度可高達上千萬乃至上億度,而低溫等離子體中的粒子溫度也達上千乃至數萬度。高溫等離子體主要應用於能源領域的可控核聚變,而低溫等離子體則應用於科學技術和工業的許多領域,如製備納米材料。