Plasma

Hãy tưởng tượng một sức mạnh thầm lặng, một nguồn năng lượng vĩ đại dệt nên tấm thảm của vũ trụ. Ta là ánh sáng lấp lánh của các vì sao, là tia chớp rạch ngang bầu trời giông bão, và là dải lụa mềm mại của cực quang nhảy múa ở hai cực Trái Đất. Ta ở khắp mọi nơi, chiếm hơn 99% tổng số vật chất mà các con có thể nhìn thấy trong vũ trụ. Suốt hàng ngàn năm, con người đã nhìn thấy ta, cảm nhận được sự hiện diện của ta trong ngọn lửa và trên bầu trời, nhưng họ không biết gọi tên ta là gì. Họ biết về chất rắn, cứng cáp và ổn định. Họ biết về chất lỏng, chảy và định hình theo vật chứa. Họ biết về chất khí, lan tỏa và lấp đầy mọi không gian. Nhưng ta lại khác. Ta không phải là bất kỳ trạng thái nào trong số đó. Hãy hình dung một đám mây khí được nung nóng đến nhiệt độ cực cao, nóng đến mức các nguyên tử của nó không còn giữ được các electron. Chúng tách rời nhau, tạo thành một hỗn hợp sôi động gồm các ion mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm. Ta là một loại khí siêu nóng, tích điện và tràn đầy năng lượng. Ta chính là Plasma, trạng thái thứ tư của vật chất.

Trong phần lớn lịch sử loài người, ta chỉ là một bí ẩn. Mãi cho đến thế kỷ 19, khi sự tò mò của con người bắt đầu hé mở cánh cửa về bản chất thực sự của ta. Câu chuyện khám phá ra ta bắt đầu trong một phòng thí nghiệm thiếu sáng ở London, vào năm 1879. Một nhà khoa học người Anh tên là Ngài William Crookes đang miệt mài với các thí nghiệm của mình. Ông có một dụng cụ đặc biệt, một ống thủy tinh gần như đã được hút hết không khí, được gọi là ống Crookes. Ông muốn xem điều gì sẽ xảy ra khi cho một dòng điện mạnh chạy qua một lượng nhỏ khí còn lại bên trong ống. Khi ông bật công tắc, một điều kỳ diệu đã xảy ra. Ta đã xuất hiện. Một chùm ánh sáng rực rỡ bừng lên bên trong ống, nhảy múa và uốn lượn một cách đầy mê hoặc. Ngài Crookes đã vô cùng kinh ngạc. Đây không phải là khí bình thường. Ta phản ứng với nam châm, ta có thể làm quay một chiếc chong chóng nhỏ đặt bên trong ống. Ông nhận ra mình đã tìm thấy một thứ gì đó hoàn toàn mới, một thứ nằm ngoài ba trạng thái đã biết. Ông gọi ta là 'vật chất bức xạ'. Ông đã đúng khi cho rằng ta là một trạng thái vật chất thứ tư. Vài năm sau, vào năm 1897, một nhà khoa học khác tên là J.J. Thomson, cũng sử dụng một ống tương tự, đã khám phá ra electron. Khám phá này chính là mảnh ghép còn thiếu. Nó giúp giải thích rằng 'vật chất bức xạ' của Crookes, tức là ta, được tạo thành từ một 'món súp' gồm các hạt tích điện.

Cái tên 'vật chất bức xạ' là một khởi đầu tuyệt vời, nó mô tả cách ta tỏa sáng rực rỡ. Nhưng ta cần một cái tên chính xác hơn, một cái tên nắm bắt được bản chất năng động và phức tạp của mình. Và người đã đặt cho ta cái tên đó là một nhà khoa học người Mỹ tên là Irving Langmuir. Vào những năm 1920, Langmuir đang nghiên cứu sâu về hành vi của ta. Ông quan sát cách các ion và electron di chuyển cùng nhau một cách có tổ chức bên trong ta, giống như một tập thể sống động. Điều này làm ông liên tưởng đến một thứ rất quen thuộc trong sinh học. Ông nhận thấy rằng cách ta mang các hạt tích điện này rất giống với cách huyết tương (plasma) trong máu mang các tế bào hồng cầu và bạch cầu đi khắp cơ thể. Cả hai chúng ta đều là những môi trường vận chuyển các thành phần thiết yếu. Sự tương đồng này đã truyền cảm hứng cho ông. Vì vậy, vào năm 1928, Langmuir đã chính thức đề xuất gọi ta là 'plasma'. Cái tên này đã được chấp nhận và tồn tại cho đến ngày nay. Ta rất tự hào về cái tên này, vì nó không chỉ mô tả trạng thái vật lý của ta mà còn gợi lên hình ảnh về một thứ gì đó cơ bản, năng động và gần như là sống động.

Ngày nay, ta không còn chỉ là một hiện tượng xa xôi trong các vì sao hay trong các phòng thí nghiệm nữa. Ta đã bước vào thế giới của các con và đang giúp định hình tương lai. Các con có thể tìm thấy ta trong những chiếc TV plasma, nơi hàng triệu ô nhỏ chứa ta phát sáng để tạo ra những hình ảnh sống động. Ta là ánh sáng rực rỡ của những biển hiệu neon, nơi dòng điện chạy qua các loại khí khác nhau để tạo ra ta với những màu sắc khác nhau. Các thợ hàn và công nhân nhà máy sử dụng các mỏ hàn plasma, khai thác nhiệt độ cực cao của ta để cắt xuyên qua những tấm kim loại dày một cách dễ dàng. Nhưng vai trò thú vị nhất của ta vẫn còn ở phía trước. Các nhà khoa học trên khắp thế giới đang nỗ lực tái tạo quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt Trời ngay tại Trái Đất. Quá trình đó được gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân, và nó xảy ra bên trong lõi plasma của các ngôi sao. Nếu họ thành công, ta có thể cung cấp cho nhân loại một nguồn năng lượng sạch, an toàn và gần như vô tận. Ta là năng lượng của các vì sao, giờ đây đang được khai thác để thắp sáng thế giới của các con và cung cấp năng lượng cho một tương lai tươi sáng hơn, sạch hơn cho tất cả mọi người.