Katı, sıvı ve gaz artık klasik olarak bildiğimiz maddenin 3 halidir. Fakat bazı bilim adamları tarafından maddenin 4. bir hali olduğu dile getirilmektedir: plazma. İyonize gaz için kullanılan plazma kelimesi 1920 li yıllardan beri fizik literatüründe yer etmeye başlamıştır. Plazma fiziği 1950li yıllarda Van Allen kuşaklarının keşfi ile birlikte oldukça önemli bir alan olmaya başlamıştır. Işıma genelde plazmanın bir formu olarak düşünülmektedir.

Madde, değişik fiziksel koşullara maruz kaldıkça hal değiştirir. Örneğin buz H2 ve O’ nun düzenli biçimde sıralandığı bir katıdır, fakat eridiğinde sıvı forma dönüşür. Su molekülleri ısınmaya devam ederse buharlaşmaya başlar ve gaz haline dönüşür. Bu klasik durumlarda her bir atom için pozitif yük ve çekirdek etrafında dolanan elektronlardan kaynaklanan negatif yük birbirine eşittir. Herbir atom elektriksel olara nötrdür.

Eğer gaz halinden sonrada ısı verilmeye devam edilirse, buhar iyonlaşmaya başlayabilir: elektron atomdan kaçmak için yeterli enerji elde etmiş olabilir. Atom bir elektronunu eksik olacak ve net bir pozitif yüke sahip olacaktır. Şimdi bu atomu artık iyon olarak adlandırabiliriz. Yeterince ısıtılmış gaz içinde iyonlaşma defalarca tekrarlanır ve servest elektron ve iyon bulutları oluşmaya başlar. Fakat bazı atomlar nötr kalmaya devam eder. Oluşan bu iyon, elektron ve nötr atom karışımı plazma olarak adlandırılır.