EM : L’unification des forces de gravité et des forces électromagnétiques (II)

Cette série va être une série longue et passionnante ! Je ne sais pas où cela va nous mener, un peu comme pour la série sur l’eau, je sens que ça va être très instructive et pleine de découverte. Mais avant tout, il faut que le public et surtout moi le premier nous informions sur un état de la matière peu connu du grand public, c’est le plasma. Nous connaissons les trois autres états de la matière, à savoir l’état solide, liquide et gazeux, mais le quatrième, le plasma est peu connu, car on ne le trouve pas naturellement sur terre sous nos yeux, les physiciens qui travaillent dans des laboratoires et les initiés en connaissent davantage, même nos cellules connaissent mieux l’état de plasma que nous autres êtres évolués, d’après certaines recherches. 😉

Ici, je me base sur un livre académique qui s’intitule « Toute La Physique », cours de Licence et Ecoles d’ingénieurs écrit par Horst Stöcker, Francis Jundt et Georges Guillaume, édité chez Dunod.

Le plasma

Un mélange sous forme gazeuse d’électrons libres, d’ions et de particules électriquement neutres, atomes, molécules et radicaux libres*. Tous les constituants du mélange possèdent une énergie cinétique élevée. Ils ne sont pas forcément en équilibre thermodynamique. Un système thermodynamique est en équilibre thermodynamique quand celui-ci est en équilibre thermique, mécanique et chimique à la fois. Bien entendu, L’état local d’un système en équilibre thermodynamique est déterminé par les valeurs de ses paramètres, comme la pression ou la température etc.

Une grande partie de la matière visible de l’Univers se trouve à l’état de plasma, exemple, le Soleil. En synthèse, un plasma est en quelque sorte des « gaz » ionisés et électriquement neutres. Pour les gaz, les physiciens étudient la pression et la température entre autres choses, pour les plasmas, ils doivent aussi étudier le comportement de particules chargées dans divers états électroniques excités. Par état électronique, on entend, l’énergie que possède un atome dans un état excité ou stable, sachant que chaque atome possède plusieurs états excités et un état stable. Une des propriétés fondamentale d’un plasma est qu’il est, de façon macroscopique, électriquement neutre, à tout moment, chaque élément de volume du plasma contient autant de charges positives que de charges négatives. Une autre propriété serait qu’il (le plasma) possède une énergie cinétique très grande comparée à l’énergie potentielle. Cette énergie cinétique grande viendrait de la mobilité extrême des particules chargées et non chargées contenues dans le plasma.

Pour étudier les plasmas, on peut étudier leur température, la pression, le degré d’ionisation (pour connaître les ions ou particules électriquement chargés et leur degré d’excitation). Nous pouvons étudier également le rayonnement électromagnétique d’un plasma, son intensité et les fréquences, étudier la distribution des particules dans un volume donné, étudier la population des états électroniques excités des atomes ou particules, on peut étudier son énergie, la conductivité électrique, par exemple, comment migrent les porteurs de charges sous l’influence d’un champ électrique et/ou magnétique. On peut étudier la conductivité thermique, comment la chaleur se déplace, ou comment elle est diffusée, on peut étudier les collisions électrons-électrons ou électrons-ions, « particules non chargées »-« particules chargées (ou non) ». Nous pouvons étudier la fréquence des oscillations dans un plasma, ainsi, le champ électrique local autour d’une distribution de charges électriques peut faire osciller et entraîner un mouvement pendulaire de la charge d’espace du plasma et de proche en proche engendrer des émissions de rayonnements électromagnétiques.

Ces rayonnements électromagnétiques sont d’ailleurs en partie dus à cause de la grande énergie cinétique (énergie de mouvement) des particules et du grand nombre d’atomes et d’ions excités. Les plasmas émettent des rayonnements électromagnétiques dans le domaine allant des ondes micrométriques jusqu’aux Rayons X durs (dans le cas des métaux fortement ionisés). Du moins, cette plage est donnée par nos appareils de mesure, mais qui sait si d’autres rayons de plus grandes fréquences que les Rayons X durs ne sont pas émises ?! Comment le savoir, puisque nos appareils ne peuvent les détecter. Dans un plasma coexistent un champ électrique et un champ magnétique, du fait du grand nombre de particules chargées.  A cause des nombreuses interactions qui agissent dans un plasma, particulièrement lorsqu’il est loin de l’équilibre, il existe un grand nombre de possibilités d’excitation de vibrations. Des ondes peuvent être émises à partir de vibrations excitées par :

  • Un champ électrique
  • Une densité volumique de charges
  • Une induction magnétique (générée par le mouvement des charges dans un champ électrique)
  • Des concentrations de porteurs de charges et de particules neutres
  • La température des ions et des électrons
  • La vitesse des particules

Parmi les ondes, il peut également y avoir des ondes acoustiques dans un plasma, un plasma contient essentiellement deux types de particules, les électrons et les ions.

Voilà en synthèse, qu’est ce un plasma et nous verrons comment cela se produit dans le prochain article de cette série …

*Pour rappel, les radicaux libres sont issus de la cassure des liaisons covalentes entre atomes, ces liaisons covalentes qui assurent la cohésion d’une structure atomique, lors d’une irradiation, ou exposition à une source d’énergie lumineuse ou thermique d’intensité suffisante, ou de réactions chimiques d’oxydoréduction, sont cassées en donnant lieu à des molécules ou atomes, qui sont porteurs d’un ou plusieurs électrons « célibataires » sur leur orbitale externe. Ces radicaux libres peuvent, ensuite, capter des électrons à d’autres atomes ou se lier avec.

=> EM : L’unification des forces de gravité et des forces électromagnétiques (III)


Les vues présentées sont les miennes et peuvent évoluer sans qu’il soit nécessaire de faire une mise à jour dans l’article même. Il se pourrait que j’apporte des rectifications ou évolutions dans l’avenir dans un autre article, si de nouveaux éléments viennent contredire mes propos. Les articles présentés ne constituent en rien une invitation à suivre aveuglement.

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