Plasma ist eine Phase der Materie, die sich von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen unterscheidet. Es ist die am häufigsten vorkommende Materiephase im Universum; sowohl Sterne als auch interstellarer Staub bestehen daraus. Obwohl es sich um eine eigene Phase der Materie handelt, wird es oft als ionisiertes Gas bezeichnet. Dies ähnelt einem normalen Gas, außer dass Elektronen von ihren jeweiligen Nukleonen abgezogen wurden und frei im Material schweben. Selbst wenn nur 1% der Atome ihre Elektronen verloren haben, zeigt ein Gas ein plasmaähnliches Verhalten.
Elektrisch leitfähig und durch Magnetfelder manipulierbar, ist Plasma in einer Vielzahl von alltäglichen Kontexten zu finden, darunter Fernseher, Leuchtstofflampen, Neonreklamen, fotolithografische Ätzmaschinen, Flammen, Blitze, Polarlichter, Tesla-Spulen und mehr.
Plasmen variieren stark. Einige Parameter, die für ihre Klassifizierung verwendet werden, sind der Ionisationsgrad, die Temperatur, die Dichte des Magnetfelds und die Partikeldichte. Beispielsweise ist das Gas in einer Kerzenflamme nur sehr schwach ionisiert, während die Luft im Weg eines Blitzes stark ionisiert ist. Einige Formen haben eine sehr niedrige Temperatur, wie das intergalaktische Medium, während andere eine sehr hohe Temperatur haben, wie das Zentrum eines Sterns.
Im Gegensatz zu Gasen, die aus neutralen Atomen bestehen, haben geladene Plasmen verschiedene Bestandteile, die sich von selbst verhalten. Freie Elektronen sind negativ geladen, während die Kerne, denen Elektronen fehlen, positiv geladene Ionen sind. Die meisten Plasmen enthalten noch ganze Atome, die ebenfalls elektrisch neutral sind. Da sich jede dieser Komponenten als Reaktion auf Änderungen der äußeren und inneren Bedingungen unterschiedlich verhalten kann, können eine Vielzahl komplexer wellenartiger Phänomene auftreten.
Plasmaphänomene können mit einer Plasmakugel sicher im Haushalt beobachtet werden. Dieses Gerät leitet ein elektrisches Feld durch ein geladenes Gas, das in einer Glaskugel enthalten ist. Wenn eine Person den Rand des Globus berührt, reagiert das ionisierte Gas, indem es sichtbare Filamente an den Finger der Person aussendet, was die Tendenz einer elektrischen Ladung zeigt, sich selbst zu „erden“. Im Ball sind komplexe, fraktale Muster zu erkennen.
Da Plasma durch Magnetfelder eingeschlossen werden kann, kann es sehr heiß gemacht werden, ohne die Wärme in ein umgebendes Medium zu diffundieren. Solche, die Millionen von Kelvin messen, wurden in speziellen Geräten, den sogenannten Tokamak-Reaktoren, hergestellt. In nicht allzu ferner Zukunft werden Menschen möglicherweise regelmäßig überhitzte Plasmen verwenden, um Kernfusionsreaktionen zu initiieren, die große Mengen an Energie produzieren.