Plasma

Plasma  s.m. (gr. plαsma, forma). Fisiol. Plasma sanguigno (o semplicemente plasma), la frazione liquida del sangue, nella quale sono sospesi gli elementi corpuscolati.

— Biol. Plasma germinale, nella terminologia di Weissmann, espressione usata per indicare la cromatina.

— Fis. Gas in cui tutti gli atomi sono ionizzati. (La condizione di ionizzazione totale si può ottenere solo nei gas ad altissima temperatura).  � Fisica del plasma, parte della fisica che studia le proprietà e le possibili applicazioni del plasma. � Plasma da fusione, plasma in cui possono innescarsi reazioni di fusione termonucleare. � Convertitore magneto-plasma-dinamico, dispositivo capace di trasformare direttamente il calore in energia elettrica utilizzando un plasma ad alta temperatura.

— Miner. Varietà di calcedonio verde scura, opaca usata come pietra dura. (Si trova nel Deccan, nel Madagascar e nella Selva Nera.)

u Fisiologia

Il  plasma sanguigno rappresenta circa il 55% del volume del sangue intero; può venire separato con la centrifugazione o mediante altri espedienti tecnici: si presenta allora come un liquido citrino, leggermente viscoso, che coagula esattamente come il sangue intero. Il plasma è un sol consistente di proteine a elevato peso molecolare disperse in una soluzione di sali inorganici e composti organici a basso peso molecolare. L'acqua è rappresentata in ragione di 91-93 g/l, le proteine di circa 7-9 g/l (il contenuto medio nell'uomo è di 4,8 g/l di albumine, 2,3 g/l di globuline [a, b, g], 0,3 g/l di fibrinogeno; albumine e fibrinogeno sono in gran parte di origine epatica, mentre le globuline sono sintetizzate in varie sedi, come il tessuto reticoloendoteliale, i nodi linfoidi, ecc.).

Oltre alle proteine il plasma contiene in soluzione molte sostanze organiche e inorganiche rappresentate da piccole molecole e da ioni provenienti dai tessuti o dall'assorbimento e veicolate dal sangue ad altri tessuti o agli organi escretori. Si tratta in primo luogo di elettroliti (ioni sodio, potassio, calcio, magnesio, cloro, bicarbonato, fosfato, ecc.), ma sono presenti anche urea, acido urico, creatinina, frazioni ormonali, amminoacidi, carboidrati (soprattutto glucosio) e lipidi (colesterolo e suoi esteri, grassi neutri, fosfolipidi, acidi grassi). Il sodio interviene nella solubilizzazione delle proteine, il potassio è indispensabile al metabolismo muscolare e nervoso, il calcio regola l'eccitabilità nervosa e muscolare nonchè i processi coagulativi, il glucosio e i lipidi svolgono funzioni energetiche, gli elettroliti e le proteine infine regolano la quantità di acqua nel sangue. In terapia si utilizza il plasma proveniente da sangue umano, previamente sterilizzato o liofilizzato oppure conservato mediante il freddo, nel trattamento delle emorragie, delle ustioni, nella rianimazione, ecc.

u Fisica

Le  proprietà fisiche di un gas ionizzato dipendono essenzialmente dal grado di ionizzazione a, definito dal rapporto tra il numero delle molecole ionizzate e il numero totale delle molecole. Quando a è maggiore di 10­4 si dice che il gas è fortemente ionizzato; per a = 1 si parla di gas totalmente ionizzato o plasma. (Spesso si usa lo stesso termine per indicare un gas fortemente ionizzato.)

I fenomeni che si osservano nei plasmi sono molto diversi da quelli osservabili negli altri stati della materia tanto che si suole parlare del plasma come di un quarto stato della materia. Lo stato di plasma è senz'altro lo stato della materia più diffuso se si considera che la maggior parte delle stelle sono costituite esclusivamente da plasma.

Le proprietà fisiche che caratterizzano il plasma sono dovute alle interazioni tra gli ioni e gli elettroni in moto e il campo elettromagnetico circostante che determinano uno stretto legame tra il moto del plasma e la struttura del campo elettromagnetico. Lo studio sperimentale del plasma non è molto semplice in quanto la temperatura di un gas totalmente ionizzato è in generale superiore alla temperatura di fusione di qualunque contenitore materiale, per cui si cerca di confinare il plasma in un volume finito intrappolandolo mediante l'uso di campi magnetici ed elettromagnetici molto intensi. Lo studio del comportamento di un plasma in un campo magnetico ha un'importanza fondamentale per tutta la fisica del plasma e le sue possibili applicazioni, tanto che si è sviluppato come una disciplina indipendente, nota come magnetofluidodinamica. In base a questa teoria che in un certo senso è una fusione tra la meccanica dei fluidi e l'elettrodinamica classica, si può dimostrare che esistono due sistemi per imprigionare un plasma in un campo magnetico. Il primo consiste nel generare un campo magnetico di intensità opportuna le cui linee di flusso si chiudono su se stesse: in questo modo le particelle cariche che costituiscono il plasma, muovendosi di moto elicoidale attorno alle linee di flusso del campo magnetico, restano confinate in una regione finita che di solito ha forma toroidale. Nell'altro sistema il plasma è iniettato in un tubo di flusso del campo magnetico limitato da due profonde strozzature che agiscono come degli specchi magnetici, in quanto le particelle cariche vengono riflesse da queste strozzature (questa configurazione del campo magnetico è nota come bottiglia magnetica). Lo studio sistematico del plasma ebbe inizio verso il 1940, quando si cominciarono ad applicare le tecniche delle microonde, sviluppate per il radar, all'analisi delle proprietà dei gas ionizzati. Queste tecniche consentono di studiare non soltanto i plasmi prodotti in laboratorio, ma soprattutto quelli, molto più abbondanti, di tutto l'universo: mediante la radioastronomia si possono ricavare dati precisi sulla temperatura, la densità e i campi elettromagnetici che caratterizzano le atmosfere stellari, le nebulose, la corona solare. La fisica del plasma subì un improvviso prodigioso sviluppo dopo il 1950, quando fu realizzata la prima bomba H. L'energia sviluppata nelle bombe termonucleari è dovuta alla reazione di fusione che avviene in un plasma costituito da ioni di deuterio o trizio ad altissima temperatura (40 milioni di gradi). Lo sfruttamento pacifico dell'energia termonucleare è essenzialmente legato alla possibilità di confinare in un volume finito una sufficiente quantità di plasma di deuterio o trizio (plasmi da fusione) per un tempo sufficientemente lungo; si dimostra infatti che si può sviluppare una reazione di fusione controllata in un plasma con un rendimento non nullo quando il prodotto della densità delle cariche per il tempo di confinamento è almeno uguale a 10Ή4. Le difficoltà principali che impediscono tuttora di raggiungere questa condizione limite sono dovute alla diffusione verso l'esterno del plasma conseguente alle collisioni di elettroni e ioni e a diversi fenomeni di instabilità che producono movimenti di insieme di tutta la massa del plasma (instabilità macroscopica) o moti turbolenti (instabilità microscopica) che conducono rapidamente alla fuoruscita e alla distruzione del plasma. Nonostante queste difficoltà le ricerche per ottenere le fusioni termonucleari controllate destano moltissimo interesse. Infatti il deuterio è abbondantissimo in natura: 32 l di acqua marina contengono 1 g di deuterio. L'estrazione di 1 g di deuterio costa circa come 10 l di benzina mentre l'energia termonucleare sviluppata equivale a quella di 10.000 l di benzina.

Le applicazioni del plasma non riguardano soltanto l'energia termonucleare, ma si estendono a diversi rami della scienza e della tecnica, come nei generatori di corrente magnetofluidodinamici, in cui l'energia cinetica delle particelle cariche del plasma viene trasformata in energia elettrica; nei convertitori termodinamici di energia in cui il calore viene convertito direttamente in energia elettrica; nella lavorazione a getto di plasma in cui un pezzo metallico viene forgiato per fusione istantanea mediante un getto di plasma; infine si prevede la costruzione di razzi in cui la propulsione è ottenuta da getti di plasma, con un rendimento molto più elevato della propulsione con combustibili tradizionali.