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[고체, 액체, 기체가 아니면서도 우주 99%인 제4의 물질 - 플라즈마(플라스마)]
우주를 거의 채운 제 4의 물질 플라스마
고체를 가열하면 액체가 됩니다.
액체를 가열하면 기체가 됩니다. 기체를 가열하면 무엇이 될까요?
우주의 제 4의 물질인 플라스마가 됩니다.
학교에서 배웠듯이 물체는 열을 받으면 분자가 자유로워지고 더 작게 분해됩니다. 불에 태우면 재만 남는 것도 어쩌면 분자로 분해돼서 다 날아가기 때문일 것 입니다.
우리는 세상의 모든 물체는 분자로 이루어져 있다고 배웠습니다.
그리고 여러 종류의 원자들이 모여서 하나의 분자를 만들고, 그 원자는 양성자와 중성자와 전자가 모여서 하나의 원자를 만듭니다.
고체를 가열하면 밀착되어 있던 분자들이 자유로워지면서 액체가 되고 또 가열하면 더 자유로워져서 기체가 되는데, 다시 가열하면 이번엔 분자를 이루는 원자의 전자들까지 자유로워지게 됩니다.
이렇게 해서 전자와 중성자, 양성자가 분리되기도 하는 것을 보고 이온화되었다고 합니다.
플라스마는 이렇게 이온화까지 간 모든 것들을 통칭하는 단어입니다. 그러므로 이들은 고체도 액체도 기체도 아닌 제 4의 물질로 존재합니다.
그것도 우주를 가득 채우고 있습니다. 그러나 플라스마 자체가 뜨거운 것은 아니고, 고열을 받은 후 이온화된 상태로 존재하는 것입니다.
우주 밖으로 나가면 공기도 없고 행성과 행성, 별과 별 사이는 아무 것도 없는 완전 빈 공간으로 보이지만, 이 플라스마는 우주의 구석구석까지 가득 채우고도 마치 없는 듯이 존재하는 것입니다.
우주의 99%가 이 플라스마일 것으로 과학계에서는 보고 있습니다.
우리 주위에도 있는 플라스마
플라즈마라는 생소한 단어 때문에 아주 전문적인 지식이 필요할 것 같지만 사실은 우주 곳곳에 플라스마가 있습니다. 더 정확히 말하자면 플라스마 효과라고 하겠지만 말입니다. (영어표기법 상 플라스마가 맞는 말이지만 이 플라즈마라는 단어는 독일어이기 때문에 그대로 플라즈마라고 해도 되겠습니다.)
지구의 오로라도 일종의 플라스마 현상이며 지구를 감싸고 있는 반알렌대와 지구 깊숙한 곳도 플라스마 상태입니다. 우주의 99%가 플라스마로 가득 채워져 있으니 말할 것도 없고 태양의 내부도 플라스마 상태일 것으로 생각됩니다.
다만 플라스마가 지구상에서 일반적인 자연형태로 존재하는 경우는 거의 없습니다. 하지만 형광등, 네온, PDP TV나 반도체 등이 플라스마 현상을 이용하는 것인데 이는 플라스마의 전기 방전 성질을 이용한 것입니다. 뿐만 아니라 김치를 오래 보관하거나 암을 치료하는 목적으로 사용되는 등 활용도가 계속 많아지고 있습니다. 플라즈마는 핵융합에도 사용됩니다.
일부 금속을 가열, 분해 시켜서 플라스마를 얻을 경우 3000도에서도 플라스마를 얻을 수 있지만, 대부분은 더 높은 고열이 필요하며 어떤 것들은 1만도가 넘어야 얻을 수 있습니다. 하지만 이런 고열을 내기가 어렵기 때문에 전기방전 등 다른 방법을 써서 얻어내고 있습니다.
플라스마에 대한 개념은 19세기 말부터 있었지만 플라즈마의 연구는 1920년 대 이후로 시작되었습니다. 현대적인 이용은 수소폭탄 개발 등 1950년 대 이후로 본격적인 발전을 이루게 되었습니다.
플라스마는 우리가 느끼지 못하면서도 우주를 꽉 채운 신비로운 물질입니다.
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