Plasma

« 1 / 2 5 mai 1965 Série N° 42 Fiche No 502 Plasma 1.

Il est habituel de distinguer trois états de la matière: le solide, le liquide et le gazeux, cités par ordre d'énergie croissante des atomes qui la constituent.

Pourtant, si l'on fournit aux atomes d'un gaz un supplément d'énergie suffisant, on obtient un nouvel état, différent du gazeux, appelé plasma.

2.

Ce quatrième état de la matière est caractérisé par sa non-uniformité et sa complexité.

Alors qu'un corps pur à l'état solide, liquide ou gazeux se compose de particules toutes identiques {dans une situation de dépendance variable les unes par rapport aux autres), ce même corps à l'état de plasma est formé par plusieurs sortes de particules.

L'augmentation d'énergie a pour effet d'ioniser en grande proportion les atomes du gaz: le plasma est donc, au départ, un mélange d'ions et d'électrons.

3.

Les températures que l'on peut atteindre à l'aide d'une réaction chimique exo­ thermique ne dépassent pas habituellement 50ooo K.

Bien que la notion de tempé­ rature manque de rigueur dans un milieu ou plusieurs sortes de particules existent avec des niveaux d'énergie différents, on peut estimer à 10 oooo K la température vers laquelle les atomes gazeux commencent à être ionisés.

Aux environs de 25 oooo K.

d'autres électrons sont libérés.

Au-delà, le plasma devient encore plus complexe: avec des échanges de l'ordre du million d'électron-volts (MeV) (fissions nucléaires, accélérateurs de particules, rayons cosmiques), les noyaux eux-mêmes sont dissociés en particules élémentaires variées, donnant lieu à de multiples interactions entre toutes formes possibles de matière et d'énergie.

4.

Un exemple bien connu de plasma est l'arc électrique entre deux électrodes métalliques, constitué d'électrons, d'ions gazeux et d'ions métalliques.

Mais l'état de plasma peut être créé par d'autres moyens et maintenu si la pression est assez basse: par le mouvement d'un corps à vitesse supersonique dans un gaz {météorites dans la haute atmosphère), par le rayonnement ultraviolet (solaire ou artificiel), par les rayons cosmiques.

5.

Les plasmas sont utilisables partout où les flammes obtenues par réaction chi­ mique ne sont pas assez chaudes: fusion des matériaux très réfractaires (oxydes, borures, nitrures); soudage de métaux peu fusibles; création d'alliages par vapori­ sation des métaux, mélange des vapeurs et condensation; purification de substances par vaporisation contrôlée.

6.

L'espoir d'arriver un jour à réaliser la fusion thermonucléaire contrôlée, qui serait à la bombe H ce que la pile atomique est à la bombe A, suscite au(ourd'hui un important effort de recherche sur les plasmas.

L'amorçage de la réaction thermo­ nucléaire nécessite en effet une température extrêmement élevée (plusieurs millions de degrés) qui n'est accessible que dans un plasma.

Au cours de la poursuite de ce but, les chercheurs se heurtent à d'importantes difficultés technologiques: aucun récipient matériel ne peut contenir un plasma à cette température.

Mais l'obstacle majeur est d'ordre théorique: la physique actuelle est insuffisante pour expliquer le comportement des plasmas. 2 / 2. »