Trdna, tekoča, plinska ... to so stanja, ki jih podrobno poznamo, toda, kaj je tisto, za kar je pomembno? In ali obstajajo še drugačna vprašanja?
Ker so ljudje najprej ločili med seboj, je stanje materije določalo, kako se je zadeva obnašala, v glavnem; zato je trdna snov imela fiksno obliko (in prostornino), tekočina fiksno prostornino (vendar spremenjeno obliko, da ustreza posodi, v kateri je bila), in plin se je razširil, da bi napolnil njeno posodo. Ko smo ugotovili, da materijo sestavljajo atomi (in molekule), se je stanje snovi razlikovalo po tem, kako so se molekule (ali atomi v elementu) obnašale: v trdnih snoveh so tako blizu kot v fiksni ureditvi (npr. V kristali), v tekočinah, ki so blizu, vendar razpored ni fiksiran, in v plinih, ki niso blizu (torej ni določene razporeditve).
Kaj pa plazma? Sorta je kot plin - tako da napolni katero koli posodo, v kateri je, je plin - vendar ne (ioni in elektroni v plazmi medsebojno delujejo na povsem drugačen način, kot ga imajo molekule (ali atomi) v trdni, tekoči ali plini ). Zato je plazma četrto stanje materije.
Stvari so se nekoliko zapletle, ko so znanstveniki bolj skrbno preučevali zadevo.
Na primer, če segrevate vodo v močni, a prozorni posodi, nad določeno temperaturo (in tlakom) - imenovano kritična temperatura (kritični tlak) - sta stanje tekočine in plina postala eno ... voda je zdaj nadkritična tekočina ( ste morda to videli v razredu kemije, čeprav verjetno ne z vodo!).
Potem obstaja razlika med kristali (kristalno stanje) in kozarci (stekleno stanje); obe sta videti zelo trdni, toda razporeditev molekul v kozarcu je bolj podobna molekul v tekočini kot tistim v kristalu ... in kozarci lahko tečejo, tako kot tekočine, če jih pustimo dovolj dolgo.
Ali obstaja „peto stanje materije“? Ja! Bose-Einsteinov kondenzat (BEC)…, ki je kot plin, le da so sestavni atomi vsi (ali večinoma) v najnižjem možnem kvantnem stanju… tako da ima BEC razsute lastnosti, precej za razliko od katerih koli drugega stanja materije (kvantno vedenje postane makroskopsko).
V astrofiziki je kar nekaj eksotičnih stanj snovi; na primer, pri belih pritlikavih zvezdah je preprečeno nadaljnje (gravitacijsko) propadanje s pritiskom degeneracije elektronov; podobna stvar se dogaja v nevtronskih zvezdah, le da je njen nevtronski tlak degeneracije (lahko pride tudi do še bolj ekstremnega stanja snovi, ki ga vzdržuje tlak degeneracije kvarka!). Obstaja tudi navadna plazma: kvark-gluonska plazma (v navadni plazmi iz vodika se atomi razbijejo na elektrone in protone; v protokolih kvark-gluon plazme in nevtroni se "stopijo" v njihove sestavne kvarke in gluone).
Ali obstajajo sorodne zgodbe vesoljskega časopisa? Seveda! Na primer: Pozabite na nevtronske zvezde, kvarkovske zvezde so lahko najtanjša telesa v vesolju, polmer Schwarzschilda in raketo magnetnoplazmo nove generacije, ki jih je mogoče preizkusiti na vesoljski postaji.
Zadevna stanja, vključno z nekaterimi eksotičnimi, so nekaj, o čemer boste razpravljali v oddaji Astronomy Cast; na primer ta vprašanja pokaži.
Viri:
Wikipedija
Univerza Purdue
Newyorška univerza
Wikipedija: Kondenzat Bose-Einstein
