a)   généralités

         Il existe six états de la matière. Les principaux états connus sont : le condensât de Bose Einstein, le superfluide métallique, l’état liquide, l’état solide, l’état gazeux, et le gaz ionisé ou plasma. Le condensât de Bose Einstein et l'état de superfluide métallique sont des états de la matière ne pouvant être atteint que par les bosons (les bosons sont dans la physique quantique des particules de spin entier (rotation) et qui peuvent se trouver dans le même état, en même lieu et même temps (Ce sont eux qui permettent aux interactions fondamentales d’exister). Les états solides, liquides et gazeux sont assez bien connus de tout le monde. Enfin le plasma est l’état de la matière le moins connu.

        Le Plasma correspond à l’état où les atomes s’entrechoquent tellement fortement que les noyaux et les électrons se désolidarisent. Cet état est atteint à des pressions et températures très importantes. Le plasma représente 99% de la matière de l’univers. L’état de plasma existe sur terre (éclairs, aurores boréales), mais il passe presque inaperçu puisque ses conditions d'apparition sont très éloignées des conditions nécessaires aux besoins de la vie terrestre. On peut en créer expérimentalement dans les laboratoires en ionisant un gaz. Pour cela, il faut apporter de l’énergie afin d’arracher des électrons aux atomes (ou aux molécules) de gaz et ainsi obtenir un système d’ions c’est-à-dire un plasma.

 

        Représentation avec une échelle logarithmique des températures des différents états de la matière.

b)     Pourquoi plusieurs plasma ?

 

            À l'origine un plasma désignait un gaz entièrement ionisé globalement neutre. Puis, la définition a été étendue aux plasmas partiellement ionisés, dans lesquels les proportions de particules chargées sont suffisantes pour que leur comportement diffère d'un gaz neutre. Aujourd'hui, on parle de plasma lorsque la matière que l'on observe contient beaucoup de particules disparates qui peuvent interagir entre elles et avec l'environnement de milliers de façons : c'est une « soupe » d'électrons, de cations, d’anions, d’atomes neutres. Ainsi, il existe différents plasmas qui ont chacun des proportions de gaz ionisé différentes. En effet, ils peuvent avoir différents degrés d’ionisation qui correspondent à autant de propriétés physiques différentes.

 

c)    Propriétés des plasmas

            Le plasma est un milieu qui intéresse les scientifiques et les industriels pour de nombreuses applications (lasers, …). Du fait que le plasma est issu d'un gaz ou d'une matière solide, il est globalement neutre. Mais à l'intérieur de cet état globalement neutre, il existe des cations, des anions et des électrons. Ces particules chargées interagissent différemment des particules neutres. Elles sont soumises aux attractions électriques, aux forces magnétiques. Les propriétés d'un plasma sont donc différentes de celles du corps dont il est issu. Les plasmas sont soumis aux forces électromagnétiques et électriques à cause des anions, des cations et des électrons qui le composent.