تقریبا ً همه در پاسخ به این پرسش که ماده چند حالت دارد، می گویند سه حالت: جامد، مایع و گاز. ولی چنین نیست گازها در درجه حرارت های بسیار بالا، حالت چهارم ماده را پدید می آورندکه پلاسما نامیده می شود. پلاسما چنانکه که شایسته آن است شناخته نشده، با این حال همه جا می توان آنرا یافت. در جهان از ماده ستارگان گرفته تا پرتوهای کیهانی و در اطراف کره خاکی، درون حوزه مغناطیسی زمین، ماده در حالت پلاسما وجود دارد.

پلاسما چیست؟ پلاسما گازی است که از ذرات باردار تشکیل شده است. در واقع گازها در درجه حرارت های بالا، حالت چهارم ماده را که پلاسما نامیده می شود به وجود می آورند. پلاسما بر حسب شدت یونیزاسیون گاز مورد نظر به دو گروه تقسیم می شوند:

دسته اول پلاسما هایی که در آنها درصد بالایی از اتم ها یونیزاسیون شده اند و برای همجوشی هسته ای به کار میروند که دمای آنها بسیار بالا و چندین میلیون درجه سانتیگراد است.

و دسته دوم پلاسما هایی که در آنها جزئی از اتم ها یونیزه شده اند و یونیزاسیون، به ندرت به 5 درصد می رسد که دمای آن بین 3^10*2 و 4^10*2 درجه سانتیگراد است و این نوع پلاسماکاربرد صنعتی دارد. در ذوب آهن، تهیه آلیاژهای فولاد و در پرتاب موشک به فضا و همچنین در حفاری مورد استفتده قرار می گیرد.

پلاسما از نظر تولید انرژی قابل ملاحضه است به شرط آنکه کنترل حرارتی همجوشی هسته ای میسر شود. استفاده از پلاسما برای پوشش دهی به فلزات به منظور حفاظت در برابر حرارت زیاد برای اولین بار در صنایع هواپیما سازی مورد استفاده قرار گرفت.

رسانایی پلاسما: پلاسما رسانای بسیار خوبی برای برق است و در مواردی حتی بهتر از بهترین رساناهای فلزی عمل می کند. اگر مقداری گاز معمولی را یونیزه کنیم، یعنی در درون آن تخلیه الکتریکی انجام دهیم، گاز به پلاسما تبدیل می شود زیرا تخلیه الکتریکی سبب می شود که ذرات گاز باردار شوند. هر اتم معمولی از یک هسته با بار مثبت و ابری از الکترون ها با بار منفی در اطراف آن تشکیل شده است. بار الکتریکی اتم در حالت عادی صفر است.

اگر میدان الکتریکی نیرومندی بر گاز معمولی اعمال کنیم ممکن است تعدادی از الکترون ها، اتم های خود را ترک کنند. هر اتم که به این ترتیب تحت تاثیر قرار گیرد به طور مثبت باردار می شود. در این حالت است که می گوئیم اتم به یون تبدیل شده است.

الکترون های جدا شده، که بار منفی دارند آزادانه در محیط حرکت می کنند. این الکترون های آزاد از میدان الکتریکی انرژی می گیرد و سرعتشان زیاد و زیادتر می شوند و در این روند به اتم های دیگر برخورد می کنند و سبب آزاد شدن الکترون های بیشتر می شوند. این کار به طور پی در پی صورت می گیرد و به تعداد الکترون های آزاد شده رفته رفته زیادتر می شوند. این فرایند به فرایند آبشاری معروف است. در این میان تخلیه الکتریکی گسترش می یابد و جریان الکتریکی برقرار می شود. گاز قبل از تخلیه الکتریکی در آن نارسانا بود در مواقعی که تخلیه الکتریکی بسیار قدرتمندی انجام گیرد، ممکن است تمام اتم های گاز به سبب فرایند آبشار یونیزه شوند و گاز به پلاسما تبدیل شود.

تولید پلاسما در درجه حرارت های بالا: با رساندن گاز به درجه حرارت های بالا نیز می توان پلاسما بوجود آورد. دمای لازم برای تولید این پلاسمابه روش یونیزاسیون حرارتی بسیار زیاد و از مرتبه دهها هزار درجه سانتیگراد است؛ واقعیت این است که دانشمندان در موارد بسیار نادر و ویژه از این روش برای تولید پلاسما استفاده می کنند.

ولی از طرف دیگر، فیزیکدانان متخصص پلاسما علاقه بسیار زیادی دارند تاد رفتار پلاسمای کاملا ً یونیزه شده در دماهای بسیار بالا را بررسی کنند. در این میان اختر شناسان می توانند در مورد رفتار پلاسما به فیزیکدانان کمک کنند؛ زیرا 99 درصد جهان پلاسما است!!!

در اعماق ستارگان، دما بسیار بالا بوده و تمام ماده به شکل پلاسما است. در این دما چهار هسته ی هیدروژن ( یا پروتون ) با هم ترکیب می شوند و یک هسته هلیوم، بوجود می آورند.در این فرایندکه همجوشی هسته ای نام دارد، انرژی ای که بدست می آید، که از خورشید یا دیگر ستاره ها آزاد می شود در فرایند های همجوشی هسته ای باید گفته شود که این فرایند در بمبهای هیدروژنی در کسری از ثانیه رخ می دهد. دانشمندان تلاش می کنند که با کنترل و ابقای همجوشی هسته ای هیدروژنی به منابع ارزان و پرتوان انرژی دست یایند. از دیگر کابرد های پلاسما می توان به موارد متالوژی ( ذوب آهن )، تهیه آلیاژها، امور نظامی برای پرتاب موشکها به فضا، حفاری، برش قطعات فولادی، در آلمان برای تهیه استیلن، در انگلستان شرکت «توکسید» برای تهیه اکسید تیتانیم، در سوئد برای بازیابی اکسید فلزات در آهن، سرب، قلع و پوشش دهی فلزات به منظور حفاظت آنها در برابر حرارت زیاد که برای اولین بار در صنایع هواپیما سازی و برای محافظت قطعات توربین گاز در هواپیما آغاز شده، نام برد.