Todos estão familiarizados com os três dos estados tradicionais de matéria (gasoso, líquido e sólido), mas o quarto estado fundamental, embora menos conhecido, é ironicamente o mais comum em todo o universo. É claro que eu estou me referindo ao plasma, um estado da matéria completamente diferente de qualquer outra coisa…
Plasma, o quarto estado da matéria
O plasma é definido como um estado da matéria predominantemente composta de íons e elétrons. Um íon é formado quando um átomo ou uma molécula ganha ou perde elétrons, produzindo uma carga global (positiva ou negativa).


A presença de íons carregados significa que o plasma é electricamente condutor e reage fortemente aos campos magnéticos e elétricos. Apesar de todas as partículas constituintes serem carregadas, tipicamente o próprio plasma não tem carga global. No entanto, alguns plasmas (não-neutros) podem ser criados com uma carga global (positiva ou negativa) e são compostos de elétrons puros, íons, pósitrons, ou antiprótons.
Plasmas comumente se formam pelo aquecimento de um gás a temperaturas abrasadoras. Quando aquecido, os átomos do gás podem ganhar ou perder elétrons (ionização) e o resultado final é um plasma de partículas carregadas. Cheio de partículas carregadas (íons positivos, elétrons ou íons negativos), o plasma também pode ser criado ao quebrar quaisquer ligações moleculares com um campo magnético através de um dispositivo, como um laser. O recorde para o plasma mais quente já formado na Terra mede escaldantes 6 trilhões de graus Celsius! Definitivamente mais quente do que a temperatura do centro do Sol, que tem “insignificantes” 5.000.000 °C.
Esta temperatura recorde foi registrada no LHC, onde os cientistas esmagaram íons de chumbo, criando um plasma de quarks-glúons para simular as condições no início do universo. A manutenção de plasma é uma arte, que exige o uso cuidadoso de energia para equilibrar o número de elétrons despojados de um núcleo e o número de elétrons que se recombinam com outro núcleo. A recombinação emite um brilho único de luz, característica dos plasmas. Se demasiados elétrons são capturados, o plasma vai retornar a um estado de gás tradicional; se a recombinação for muito pequena, a energia necessária para manter o plasma vai aumentar.
Exemplos de plasmas são variados, sendo os relâmpagos possivelmente o mais famoso de todos. Quando um raio se forma, as moléculas de ar são despojadas de seus elétrons, criando um caminho condutor e permitindo que nuvens descarreguem uma quantidade enorme de energia elétrica a temperaturas de cerca de 30.000 °C. Um exemplo mais acessível é o display de TVs de plasma. Gases nobres estão confinados a pequenas células espalhadas por toda a tela de uma maneira que altas tensões se espalham e são criadas fótons UV. Os fótons são então absorvidos e, subsequentemente, produzem os pixels que vemos na tela.


Plasmas também são amplamente pesquisados por muitos campos científicos, em particular os reatores de fusão. Neles, plasmas de alta energia são criados a fim de fundir átomos de hidrogênio para produzir hélio – o mesmo processo que alimenta as estrelas.


O campo da física do plasma é cheio de propriedades fascinantes, aplicações e muita matemática. Estamos apenas arranhando a superfície de possibilidades neste campo intrigante e que sem dúvida ainda reserva descobertas surpreendentes.