Στερεό, υγρό, αέριο ... αυτές είναι οι καταστάσεις της ύλης που γνωρίζουμε καλά, αλλά τι κάνει για μια κατάσταση της ύλης; Και υπάρχουν άλλες καταστάσεις της ύλης;
Δεδομένου ότι οι άνθρωποι ξεχώρισαν για πρώτη φορά μεταξύ τους, οι καταστάσεις της ύλης καθορίστηκαν από τον τρόπο συμπεριφοράς της ύλης, χύμα. έτσι ένα στερεό είχε ένα σταθερό σχήμα (και όγκο), ένα υγρό σταθερό όγκο (αλλά άλλαξε σχήμα για να ταιριάζει στο δοχείο στο οποίο ήταν), και ένα αέριο διογκώθηκε για να γεμίσει το δοχείο του. Μόλις συνειδητοποιήσαμε ότι η ύλη αποτελείται από άτομα (και μόρια), οι καταστάσεις της ύλης διακρίθηκαν από τον τρόπο συμπεριφοράς των μορίων (ή ατόμων, σε ένα στοιχείο): στα στερεά είναι και τα δύο κοντά και σε μια σταθερή διάταξη (π.χ. κρύσταλλοι), σε υγρά κοντά αλλά η διάταξη δεν είναι σταθερή, και σε αέρια που δεν είναι κοντά (έτσι δεν υπάρχει ιδιαίτερη διάταξη).
Τι γίνεται όμως με το πλάσμα; Ταξινόμηση σαν ένα αέριο - έτσι ώστε να γεμίζει οποιοδήποτε δοχείο στο οποίο είναι μέσα, είναι ένα αέριο - αλλά όχι (τα ιόντα και τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με εντελώς διαφορετικούς τρόπους, σε ένα πλάσμα, από ό, τι τα μόρια (ή τα άτομα) κάνουν σε ένα στερεό, υγρό ή αέριο ). Ως εκ τούτου, το πλάσμα είναι η τέταρτη κατάσταση της ύλης.
Τα πράγματα έγιναν λίγο πιο περίπλοκα καθώς οι επιστήμονες μελέτησαν το θέμα πιο προσεκτικά.
Για παράδειγμα, εάν θερμαίνετε νερό σε ένα ισχυρό, αλλά διαφανές δοχείο, πάνω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (και πίεση) - που ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία (κρίσιμη πίεση) - οι καταστάσεις υγρού και αερίου γίνονται μία… το νερό είναι πλέον ένα υπερκρίσιμο ρευστό ( μπορεί να το έχετε δει αυτό, σε μια κατηγορία χημείας ίσως, αν και όχι με νερό!).
Τότε υπάρχει η διάκριση μεταξύ κρυστάλλων (κρυσταλλική κατάσταση) και γυαλιών (υαλώδης κατάσταση). Και οι δύο φαίνονται πολύ συμπαγείς, αλλά η διάταξη των μορίων σε ένα ποτήρι μοιάζει περισσότερο με εκείνη των μορίων σε ένα υγρό από εκείνα σε ένα κρύσταλλο… και τα γυαλιά μπορούν να ρέουν, όπως τα υγρά, εάν αφεθούν για αρκετό καιρό.
Υπάρχει μια «πέμπτη κατάσταση της ύλης»; Ναί! Ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein (BEC)… που μοιάζει με αέριο, εκτός από το ότι τα συστατικά άτομα είναι όλα (ή ως επί το πλείστον) στην χαμηλότερη δυνατή κβαντική κατάσταση… οπότε ένα BEC έχει χύμα ιδιότητες σε αντίθεση με εκείνες οποιασδήποτε άλλης κατάστασης ύλης (κβαντική η συμπεριφορά γίνεται μακροσκοπική).
Στην αστροφυσική, υπάρχουν αρκετές εξωτικές καταστάσεις της ύλης. Για παράδειγμα, στα αστέρια των λευκών νάνων η ύλη εμποδίζεται από περαιτέρω κατάρρευση (βαρυτική) από πίεση εκφυλισμού ηλεκτρονίων. το ίδιο πράγμα συμβαίνει στα αστέρια νετρονίων, εκτός από την πίεση εκφυλισμού νετρονίων του (μπορεί επίσης να υπάρχει μια ακόμη πιο ακραία κατάσταση της ύλης, που συγκρατείται από την πίεση εκφυλισμού του κουάρκ!). Υπάρχει επίσης ένα αντίστοιχο με τα συνηθισμένα πλάσματα: πλάσμα quark-gluon (σε ένα συνηθισμένο πλάσμα φτιαγμένο από υδρογόνο τα άτομα διασπώνται σε ηλεκτρόνια και πρωτόνια · σε πρωτόνια και qurgluon πλάσματος quark-gluon «λιώνουν» στα συστατικά τους κουάρκ και γλουόνια).
Υπάρχουν σχετικές ιστορίες Space Magazine; Σίγουρος! Για παράδειγμα: Ξεχάστε τα αστέρια νετρονίων, τα αστέρια Quark μπορεί να είναι τα πιο πυκνά σώματα στο σύμπαν, ο πύραυλος Schwarzschild Radius και ο πυραύλος Magnetoplasma επόμενης γενιάς θα μπορούσαν να δοκιμαστούν στο διαστημικό σταθμό.
Οι καταστάσεις της ύλης, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων εξωτικών, είναι κάτι που θα βρείτε συζητημένο στο Astronomy Cast. για παράδειγμα, αυτή η Εμφάνιση Ερωτήσεων.
Πηγές:
Βικιπαίδεια
Πανεπιστήμιο Purdue
Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης
Wikipedia: Συμπύκνωμα Bose-Einstein
