Portale » Cos'è il plasma Classificazione dei plasmi

Sulla base dei valori di densità e temperatura elettronica che caratterizzano i diversi plasmi, tenuto conto delle tre lunghezze caratteristiche introdotte precedentemente λD, λL, de è possibile effettuare una classificazione dei plasmi come riportato in figura. 

Diagramma per la classificazione dei plasmi

Il diagramma illustra inoltre i regimi di applicabilità delle diverse teorie. I plasmi classici (per cui λL << de << λD) occupano una grande regione indicata in figura con K; qui troviamo il vento solare, il plasma che costituisce la ionosfera, la corona solare e gli esperimenti di fusione termonucleare controllata. Per λD de si hanno plasmi in cui le correlazioni tra le particelle cariche iniziano a diventare importanti. Sono questi i cosiddetti “plasmi fortemente accoppiati” (“strongly coupled plasma”, regione C) che presentano una tendenza ad assumere una struttura ordinata quasi cristallina. 

All’aumentare della densità, per 𝑛>𝑚𝑒𝐾𝐵𝑇𝑒3/23, la massima incertezza nella determinazione del momento di un elettrone δp ≈ ℏδr ≈ ℏ n1-3  può superare il valore medio del momento associato al moto termico meVTe, dove VTe è la velocità termica degli elettroni. In tal caso gli effetti quantistici diventano importanti e si ha un “plasma degenere”. La retta per cui KBTe = εF, dove εF è l’energia di Fermi di un gas degenere, rappresenta il limite del dominio oltre il quale gli effetti quantistici determinano la dinamica del plasma (regione D). 

Plasmi degeneri si incontrano all’interno dei pianeti giganti, come Giove, delle stelle compatte, negli esperimenti di compressione della materia mediante laser potenti. All’aumentare della temperatura, KB Te → me c2, la velocità di una frazione sempre più consistente degli elettroni che costituiscono il plasma diventa dell’ordine della velocità della luce, v ≲ c, gli effetti relativistici diventano allora importanti. Al di sopra della retta orizzontale Te≃109  K  (regione R) sono situati i plasmi relativistici

Plasmi relativistici si trovano in oggetti astronomici esotici, come i gamma-ray-bursts, i dischi di accrescimento, i nuclei attivi di galassie, e i buchi neri, oppure sono prodotti in laboratorio nell’interazione di impulsi laser ultra-intensi con la materia, ad esempio per l’accelerazione di particelle cariche.


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