Твърди, течни, газови ... това са състоянията на материята, с които сме добре запознати, но какво е важно за състоянието на материята? А има ли други състояния на материята?
Тъй като хората за първи път направиха разграничение между тях, състоянията на материята бяха определени от това как се държи материята, в насипно състояние; така че твърдото вещество има фиксирана форма (и обем), течност фиксиран обем (но променена форма, за да пасне на контейнера, в който беше) и газ, разширен, за да напълни контейнера си. След като разбрахме, че материята се състои от атоми (и молекули), състоянията на материята се разграничават от това как се държат молекулите (или атомите в даден елемент): в твърди частици те са както близки, така и неподвижни (например в кристали), в течности в близост, но устройството не е фиксирано, и в газове, които не са близо (така че няма конкретна подредба).
Но какво става с плазмата? Сорта като газ - така че, докато напълва всеки контейнер, в който е, той е газ - но не (йони и електрони си взаимодействат по съвсем различни начини, в плазма, отколкото молекулите (или атомите) правят в твърдо вещество, течност или газ ). Следователно плазмата е четвъртото състояние на материята.
Нещата стават малко по-сложни, тъй като учените изучават материята по-внимателно.
Например, ако загрявате вода в силен, но прозрачен контейнер, над определена температура (и налягане) - наречена критична температура (критично налягане) - течните и газовите състояния стават едно ... водата вече е свръхкритична течност ( може би сте виждали това демонстрирано, в клас по химия може би, макар и вероятно не с вода!).
Тогава има разлика между кристали (кристално състояние) и чаши (стъклено състояние); и двете изглеждат много твърди, но подреждането на молекулите в чаша е по-скоро като на молекулите в течност, отколкото на тези в кристал ... и чашите могат да текат, също като течности, ако се оставят достатъчно дълго време.
Има ли „пето състояние на материята“? Да! Кондензат на Бозе-Айнщайн (BEC)…, който е като газ, с изключение на това, че съставните атоми са всички (или най-вече) в най-ниското възможно квантово състояние… така че BEC има насипни свойства, доста за разлика от тези на всяко друго състояние на материята (квантово поведението става макроскопично).
В астрофизиката има доста екзотични състояния на материята; например, в белите звезди-джудже материята е възпрепятствана от по-нататъшно (гравитационно) срутване чрез налягане на дегенерация на електрон; същото нещо се случва в неутронните звезди, с изключение на неговото налягане на дегенерация на неутрон (може да има и още по-екстремно състояние на материята, задържано от налягане на дегенерация на кварк!). Съществува и контра на обикновените плазми: кварк-глюонна плазма (в обикновена плазма, изградена от водород, атомите се разграждат на електрони и протони; в кварк-глюонна плазма протоните и неутроните се „стопяват“ в съставните им кварки и глюони).
Има ли свързани истории от Space Magazine? Сигурен! Например: Забравете звездите на неутроните, звездите кварк могат да бъдат най-плътните тела във Вселената, радиусът на Шварцшилд и ракетата от магнитната плазма от ново поколение може да бъде тестван на космическа станция.
Състоянието на материята, включително някои екзотични, е нещо, което ще намерите обсъдено в Astronomy Cast; например това Въпроси Покажи.
Източници:
Wikipedia
Университет Пърдю
Нюйоркския университет
Уикипедия: кондензат Бозе-Айнщайн
