Čvrsta, tekuća, plinska ... to su stanja materije s kojima smo detaljno upoznati, ali što znači stanje materije? A postoje li i druga stanja materije?
Budući da su ljudi prvi napravili razlike među njima, stanje materije je bilo definirano kako se stvar ponašala, skupno; pa je krutina imala fiksni oblik (i volumen), tekućina fiksni volumen (ali promijenila je oblik da odgovara spremniku u kojem se nalazila) i plin se proširio da napuni svoj spremnik. Jednom kada smo shvatili da se materija sastoji od atoma (i molekula), stanje materije razlikovalo se po ponašanju molekula (ili atoma u elementu): u čvrstim tvarima su i blizu i u fiksnom rasporedu (npr. U kristali), u tekućinama blizu, ali raspored nije fiksiran, i u plinovima koji nisu blizu (pa nema određenog rasporeda).
Ali što je s plazmom? Sorta poput plina - tako da napuni bilo koji spremnik u kojem se nalazi, to je plin - ali ne (ioni i elektroni međusobno djeluju na potpuno različite načine, u plazmi, nego što molekuli (ili atomi) rade u krutini, tekućini ili plinu ). Dakle, plazma je četvrto stanje materije.
Kako su znanstvenici pažljivije proučavali stvari, stvari su postale složenije.
Na primjer, ako zagrijavate vodu u jakom, ali prozirnom spremniku, iznad određene temperature (i tlaka) - koja se naziva kritična temperatura (kritični tlak) - stanje tekućine i plina postaje jedno ... voda je sada superkritična tekućina ( možda ste to vidjeli demonstrirano, na predavanju iz kemije, iako vjerojatno ne s vodom!).
Tada postoji razlika između kristala (kristalno stanje) i čaša (stakleno stanje); obje izgledaju vrlo čvrste, ali raspored molekula u čaši više je sličan molekulima u tekućini nego onima u kristalima ... i čaše mogu teći, baš poput tekućina, ako se ostave dovoljno dugo.
Postoji li „peto stanje materije“? Da! Bose-Einsteinov kondenzat (BEC) ... koji je poput plina, osim što su sastavni atomi svi (ili uglavnom) u najnižem mogućem kvantnom stanju ... tako da BEC ima svojstva rasprostranjenosti, sasvim za razliku od bilo kojeg drugog stanja materije (kvantni ponašanje postaje makroskopsko).
U astrofizici postoji prilično egzotična stanja materije; na primjer, u zvijezdama bijelih patuljaka materija je spriječena daljnjim (gravitacijskim) kolapsom pritiskom degeneracije elektrona; ista se stvar događa u neutronskim zvijezdama, osim što je njen pritisak neutronske degeneracije (može postojati i još ekstremnije stanje materije, poduprto tlakom degeneracije kvarka!). Tu je i pandan uobičajenim plazmama: kvark-gluonska plazma (u običnoj plazmi napravljenoj od vodika atomi se razbijaju na elektrone i protone; protoni kvark-gluon plazme i neutroni se „tope“ u svoje sastavne kvarkove i gluone).
Postoje li srodne priče Space Magazina? Naravno! Na primjer: Zaboravite neutralne zvijezde, zvijezde Quarka mogu biti najgušća tijela u svemiru, radijus Schwarzschilda i rakete magnetne plazme nove generacije koji se mogu testirati na svemirskoj stanici.
Stanje materije, uključujući neka egzotična, nešto je o čemu ćete razgovarati u Astronomy Cast-u; na primjer ovo Pokaži pitanja.
izvori:
Wikipedija
Sveučilište Purdue
Sveučilište u New Yorku
Wikipedia: Bose-Einstein kondenzat
