[科普中國]-《星球大戰(zhàn)》中的光劍竟是神奇的物質(zhì)第四態(tài)？

《星球大戰(zhàn)》影片中，由人工特效合成的光劍無堅(jiān)不摧。電影中的光劍由劍柄和劍身組成，其中光劍的劍身可不是普通的激光，那它是什么呢？這就涉及到了物質(zhì)的狀態(tài)，在“固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)”三種狀態(tài)之外，還有奇異的物質(zhì)第四態(tài)，它就是等離子態(tài)。那么，等離子態(tài)究竟是什么呢？

什么是等離子態(tài)？

通常情況下，當(dāng)我們把固態(tài)冰加熱到一定程度，它就會(huì)變成液態(tài)的水；繼續(xù)升高溫度，液態(tài)的水會(huì)變成氣態(tài)；如果溫度繼續(xù)不斷升高，氣體將會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？科學(xué)家告訴我們，這時(shí)構(gòu)成分子的原子發(fā)生分離，形成為獨(dú)立的原子，我們稱這種過程為氣體中分子的離解。如果再進(jìn)一步升高溫度，原子中的電子就會(huì)從原子中剝離出來，分離為獨(dú)立的帶正電荷的原子核和帶負(fù)電荷的電子，這個(gè)過程稱為原子的電離。電離過程的發(fā)生，形成了等離子。當(dāng)電離過程頻繁發(fā)生，使電子和陽離子的濃度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，物質(zhì)的狀態(tài)也就發(fā)生了根本的變化，它的性質(zhì)也變得與氣體完全不同。為區(qū)別于固體、液體和氣體這三種狀態(tài)，我們稱物質(zhì)的這種狀態(tài)為物質(zhì)的第四態(tài)，又稱等離子態(tài)。

等離子態(tài)有哪些特點(diǎn)？

等離子態(tài)下的物質(zhì)具有類似于氣態(tài)的性質(zhì)，比如良好的流動(dòng)性和擴(kuò)散性。但是，由于等離子體的基本組成粒子是離子和電子，因此，它也具有許多區(qū)別于氣態(tài)的性質(zhì)，比如良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。特別是等離子體因?yàn)榫哂写艌?chǎng)和電場(chǎng)，移動(dòng)便不固定了，隨著環(huán)境的改變等離子體也會(huì)發(fā)生變化。

等離子體的“雙重人格”——“冷”和“熱”

《星球大戰(zhàn)》中人物使用的光劍武器的劍身便是受磁約束的等離子體。電影中的光劍只有在使用的時(shí)候才會(huì)消耗能量，堪稱霸道的“熱”兵器；在沒有使用時(shí)不會(huì)釋放能量，因此平時(shí)又是一把“冷”劍?？臻g中的等離子體確實(shí)也有“冷”和“熱”之分。等離子體是由離子和電子組成，二者的速度就決定了等離子體的溫度，所以便有了高溫等離子體和低溫等離子體。太陽就是高溫等離子體，低溫等離子體在常溫下就能存在。

等離子體離我們遙遠(yuǎn)嗎？

其實(shí)，等離子體就在我們身邊，日常生活中有很多等離子態(tài)的物質(zhì)。比如：在日光燈和霓虹燈的燈管里，在炫目的白熾電弧里，都能尋得其真身。此外，在地球周圍的電離層、極光和流星的尾巴里，也能找到奇異的等離子體。

等離子體有什么用處？

等離子體技術(shù)在機(jī)械加工、表面處理等工藝上應(yīng)用廣泛，是新興的并且前途光明的工業(yè)技術(shù)。其中，低溫等離子體更是用處多多，比如：低溫等離子體誘變育種技術(shù)、低溫等離子體滅菌消毒技術(shù)；在處理印染廢水、醫(yī)療廢水等方面，顯示出較好的應(yīng)用前景；在降解抗生素方面，低溫等離子體也有良好效果。總之，它的用途非常廣泛。

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