plasmafysikk

Plasmafysikk er studiet av plasma, den fjerde tilstanden av materie, der et betydelig antall atomer er ionisert slik at frie elektroner og positive ioner utgjør et kollektivt, ledende medium. Plasmaer preges av kollektive effekter, reaksjon på elektromagnetiske felt og fenomener som Debye-skjerming og plasmafrekvens, som bestemmer hvordan bølger og elektriske felt sprer seg.

Plasma forekommer naturlig i stjerner, i rommet, i jordens ionosfære og i en rekke laboratorieeksperimenter. Fagfeltet deles ofte i laboratorieplasmafysikk, som inkluderer fusjon, plasmabehandling og emisjoner, og i rom- og astrofysikk, som studerer plasmas i solen, interstellare medium og galakser. Innen fusjonfysikk arbeider man med magnetisk konfinering i tokamak og stellaratorer eller med inertial konfinering for å oppnå energi fra fusjon. Lavtemperatur plasma brukes i industrien til overflatebehandling, etsing og avsetning av materialer, mens høytemperatur plasma anvendes i belysning og avanserte fremdriftsteknologier som plasma-drevet fremdrift for romfart.

Diagnostikk og teori inkluderer kinetiske tilnærminger (Boltzmann og Vlasov), fluidmodeller som magnetohydrodynamikk (MHD) og numeriske metoder som partikkel-in-cell og MHD-solvere. Vanlige diagnostiske verktøy er Langmuir-prober, spektroskopi og interferometri.

Historie: Begrepet plasma ble innført av Irving Langmuir i 1928. Hannes Alfvén utviklet MHD og fikk Nobelprisen i 1970 for sitt arbeid.