محیط پلاسما؛ شرط اساسی واکنش های گداخت هسته ای

واکنش های گداخت ( همجوشی) هسته ای چه بطور طبیعی در خورشید، ستارگان و... و چه بطور مصنوعی در توکامک و... در محیط پلاسما انجام می شوند. پلاسما در فیزیک به حالت گازی یونیزه ای با دمای بالا گفته می شود، که از نظر بار شبه خنثی و بین امواج و ذرات باردار آن برهمکنش جمعی وجود دارد.

99% از ماده جهان در حالت پلاسما است، درون ستارگان و جو آنها، ابرهای گازی و بیشتر هیدروژن میان ستاره ای پلاسما هستند.

وجود طبیعی پلاسما در دماهای زیاد باعث شده است که گاهی آن را حالت چهارم ماده بنامیم، البته هیچ گذار فاز سریعی، بین حالت گاز خنثای ساده برقرار نمیشود، حالت پلاسما را می توان جزیی از توالی جامد مایع گاز پلاسما تلقی کرد.

بنا به تعریف، پلاسما مجموعه شبه خنثی از ذرات باردار و خنثی است،که رفتار جمعی از خود نشان می دهد و ذرات باردار آن تحت تاثیر نیروهای بلند بردکولنی هستند. به این معنی که چون پلاسما دارای ذرات باردار است و این بارها به اطراف حرکت می کنند، می توانند تمرکز های موضعی با بارهای منفی و یا مثبت تولید کنند که موجب میدانهای الکتریکی می شوند. همچنین در اثر حرکت بارها و جریانها، میدانهای مغناطیسی به وجود می آیند و این میدانها بر حرکت ذرات باردار دیگر که دورترند اثر می گذارند. 

نظر به اینکه ذرات باردار پلاسما با میدانهای الکتریکی و مغناطیسی موجود در پلاسما،جفت می شوند، خواص امواج الکترومغناطیسی در پلاسما نسبت به خواص امواج الکترومغناطیسی در فضای آزاد تفاوت چشمگیری دارد. در نتیجه، پلاسما به صورت محیط ناهمسانگرد برای انتشار موج، رفتار می کند. به علاوه، گرایش الکترونها برای حرکت سریع در پاسخ به حذف میدان، گرایش به جلوگیری از انتشار امواج با بسامدهای کمتر از بسامد بحرانی، به نام "بسامد پلاسما " دارد. وجود چنین محیطی یعنی محیط پلاسما ، برای انجام واکنش های گداخت هسته ای شرطی لازم و ضروریست.