【電子と原子核がバラバラになる】物質第4の状態「プラズマ物理学」の世界

「プラズマ」という言葉を聞くと、プラズマテレビやプラズマクラスターなどの家電を思い浮かべる方も多いかもしれません。

しかし、物理学におけるプラズマとは、そんな印象とは少し異なる存在です。プラズマとは、固体、液体、気体のいずれでもない物質の第4の状態を指しています。

プラズマは、物質が非常に高温になったとき、気体の分子だけでなく原子までがバラバラに分解され、電子と陽イオンに分かれて激しく動き回っている状態を指します。

これにより、プラズマは電気を通し、電磁場の影響を強く受ける特性を持つのです。

自然界では、太陽のような恒星、オーロラ、雷などがプラズマの代表例です。また、蛍光灯やネオン管の中でもプラズマが利用されています。

今回はそんなプラズマを扱うプラズマ物理学が、物理学の一分野として特別な扱いを受けるようになった経緯、その歴史と重要性について解説していきます。

プラズマの発見

プラズマの概念自体の発見は、19世紀後半に遡ります。

1879年、イギリスの物理学者ウィリアム・クルックス（William Crookes）は、初期の真空放電管の中で光るガスを観察しました。

クルックスはこのガスを「放電気体」と呼びましたが、これは後に「プラズマ」として知られるようになる現象の初期観察でした 。

プラズマという言葉は、1928年にアーヴィング・ラングミュア（Irving Langmuir）によって初めて使用されました。

ラングミュアは真空管内のガス放電実験中に、この第4の物質状態を発見し「プラズマ」と名付けたのです。これはギリシャ語で「形成するもの」を意味します。