qu'est-ce qu'un plasma

Les planètes, l'air, l'eau, les pierres, les êtres vivants ... tous les corps de la nature sont constitués à partir d'atomes (ou d'assemblages d'atomes, appelés molécules). A son tour, un atome est composé :

d'un noyau central, chargé positivement, qui est un assemblage de protons et de neutrons.
d'un nuage périphérique composé d'un cortège d'électrons, chargés négativement, qui tournent à des vitesses prodigieuses autour du noyau.

A l'état solide, les atomes sont fermement emprisonnés dans un réseau rigide (comme dans la glace par exemple). Lorsque l'on monte en température, on passe à l'état liquide (la glace se liquéfie), où les atomes peuvent glisser les uns par rapport aux autres, ce qui permet au liquide d'épouser la forme d'un récipient. Si on chauffe encore, on arrive à l'état gazeux : les atomes se déplacent alors librement, indépendamment les uns des autres (l'eau s'est transformée en vapeur). Enfin, quand on arrive à de très hautes températures (typiquement plusieurs millions de degrés !), les constituants de l'atome se séparent, noyaux et électrons se déplacent indépendamment et forment un mélange globalement neutre : c'est un plasma (qui n'a rien à voir avec le plasma sanguin !).

Ce quatrième état de la matière, que l'on retrouve dans les étoiles et le milieu interstellaire, constitue la majorité de notre univers (autour de 99 % ). Sur Terre, on ne le rencontre pas à l'état naturel (il faut croire que l'on a réussi à habiter dans les 1% restant !), si ce n'est dans les éclairs ou les aurores boréales, mais on le produit artificiellement en appliquant des champs électriques suffisamment puissants pour séparer le noyau de ses électrons dans les gaz. Dans notre vie quotidienne, les plasmas ont de nombreuses applications (micro-électronique, écrans plats de nos téléviseurs ...), dont la plus courante est le tube néon qui éclaire nos salles de bain.

Suivant la température, les atomes peuvent être partiellement ou totalement ionisés (c'est à dire que le noyau est partiellement ou totalement "épluché" de ses électrons). Un plasma peut donc être considéré comme un mélange d'ions chargés positivement et d'électrons chargés négativement, coexistant éventuellement avec des atomes et des molécules neutres. Par exemple, dans notre tube luminescent, les ions et les électrons sont peu nombreux par rapport aux atomes et aux molécules. Par contre, dans les plasmas produits pour les expériences de fusion, le gaz est fortement ionisé, et les atomes et molécules sont en faible proportion, voire totalement absents dans le coeur de la décharge. Dans les deux cas, la description des plasmas s'inspire de la physique des gaz et de la mécanique des fluides, et utilise des grandeurs macroscopiques habituelles, telles que densité, température, pression, vitesse d'écoulement.