Physique des plasmas - Définition

Introduction

La physique des plasmas est la branche de la physique qui étudie les propriétés, la dynamique et les applications des plasmas. Un plasma est une phase de la matière constituée de particules chargées, d'ions et d'électrons. La physique des plasmas n'est pas à proprement parler un domaine de la physique à part entière. Elle s'inspire et approfondit les concepts fondamentaux des autres disciplines (physique atomique, physique quantique, physique statistique, etc.) pour l'adapter au problème compliqué par nature de l'étude d'un rassemblement disparate de particules chargées ou non, un plasma.

La transformation d'un gaz en plasma (gaz ionisé) ne s'effectue pas à température constante pour une pression donnée, avec une chaleur latente de changement d'état, comme pour les autres états, mais il s'agit d'une transformation progressive. Lorsqu'un gaz est suffisamment chauffé, les électrons des couches extérieures peuvent être arrachés lors des collisions entre particules, ce qui forme le plasma. Globalement neutre, la présence de particules chargées donne naissance à des comportements inexistants dans les fluides, en présence d'un champ électromagnétique par exemple.

Un plasma peut également se former à basse température si la source d'ionisation lui est extérieure. C'est le cas de l'ionosphère, cette couche élevée de l'atmosphère terrestre qui, bien que froide, subit en permanence un intense bombardement ionisant de particules venant du soleil. Les aurores polaires sont l'une des manifestations de ce plasma.

Cet état est le plus commun dans l'univers, car il se retrouve dans les étoiles, le milieu interstellaire et aussi l'ionosphère terrestre (99%). À une autre échelle, on trouve également des plasmas dans les tubes fluorescents, les propulseurs spatiaux. Ils sont couramment utilisés dans l'industrie notamment en micro-électronique.