قد سمعت عن وجود حالة رابعة للمادة في أثناء زيارتي لكلية الهندسة التي تمتلك ليزرا، فهل بإمكانكم شرح ذلك لي، ومن ناحية أخرى هل تعتقدون أن التلاميذ بإمكانهم إدراك هذا المفهوم؟
لقد اعتدنا فعلا أن نتحدث عن "رابع حالة للمادة" لتمييز الحالة التي تفقد بها الذرة (وبالتالي الجزئ) إلكترونا أو أكثر وتصبح نتيجة لذلك غير متعادلة كهربائيا، فتتنافر الذرات بطريقة واضحة نتيجة لشحنتها الموجبة ولا يمكن تحديد بنية تلك "المادة" على أنها من المواد الصلبة أو المواد السائلة حيث تكون الذرات والجزيئات بهما جنبا إلى جنب وتجذب بعضها البعض؛ وتحمل تلك الحالة الجديدة للمادة اسم "البلازما"، وبالإضافة إلي الذرات ذات الشحنة الموجبة تسير الإلكترونات المنزوعة بالبلازما هي الأخرى متسببة في ذلك لكل أنواع التفاعلات العابرة؛ والحرارة هي المسئولة عن تلك الحالة في أغلب الأحيان، فما أن تبلغ درجة حرارة المادة آلاف الدرجات حتى تصبح شديدة الحركة بحيث تصطدم ببعضها البعض بقوة وبتلك الطريقة تنتزع الإلكترونات التي تستقل وكلما ارتفعت درجة حرارة المادة كلما زادت حالة التأيون (يطلق على الذرات التي فقدت إلكترونات أيونات)، وتقصر الذرات بقلب الشمس حيث تبلغ درجة الحرارة ١٦ مليون درجة على النواة فقط فلا تمتلك أي إلكترون بينما يتكون البلازما التي تسيطر على الأنبوب الفلوري بالمصباح من ذرات فاقدة لإلكترون واحد تحاول بلوغه ويصاحب ذلك نشر الضوء؛ وحالة البلازما غير منتشرة على سطح الأرض وتوجد أساسا بالفلوري والليزر وطبقات الجو العليا وطبعا عند تفجير قنبلة ذرية، وفي المقابل تنتشر حالة البلازما بالمواد المرئية بالكون حيث أن كل النجوم تتكون منها. وأعتقد أن تلك المفاهيم يصعب شرحها للتلاميذ بالمرحلة الابتدائية لقلة معرفتهم بتكوين المادة وطبيعة الحرارة.
شكرا على ردك، ولقد ذكرتم أن تكوين الحالة الرابعة لا يشبه تكوين المواد الصلبة ولا تكوين المواد السائلة ولكنكم لم تذكروا الغازات فهل يمكن عدّ "البلازما" حالة غازية خاصة؟
إن الحالة الغازية بالتأكيد هي الأكثر شبها للبلازما "الأرضية"، ولكن اصطلاح "رابع حالة للمادة" ليس دقيقا من منطلق أن ما يفرق بين الحالات الثلاث التقليدية هو ترتيب وحركة الجزيئات بغض النظر عن طبيعة المكونات، بينما تتميز البلازما بالشحنة الموجبة لجزيئاتها بغض النظر عن التركيب والترتيب، وهناك بلازما باردة في غاية الرقة وبلازما ساخنة في غاية الكثافة ولكنهما وسطان غير منتظمين دائما ولهما طابع غازي.