Cieta, šķidra, gāze ... tie ir matērijas stāvokļi, ar kuriem mēs esam pilnībā iepazinušies, bet kas veido matērijas stāvokli? Un vai ir vēl citi matērijas stāvokļi?
Kopš cilvēki vispirms izšķir atšķirības, matērijas stāvokļus definēja pēc tā, kā viela izturējās bez taras; tātad cietai vielai bija fiksēta forma (un tilpums), šķidrumam - fiksēts tilpums (bet forma tika mainīta, lai ietilptu tvertnē, kurā tas bija), un gāze izplejās, lai piepildītu tā trauku. Kad mēs sapratām, ka matēriju veido atomi (un molekulas), matērijas stāvokļus atšķīra pēc tā, kā izturējās molekulas (vai atomā esošie elementi): cietās daļās tie ir gan tuvu, gan fiksēti (piemēram, kristāli), tuvu esošos šķidrumos, bet izvietojums nav fiksēts, un gāzēs, kas nav tuvu (tātad nav īpaša izkārtojuma).
Bet kā ar plazmu? Sorta kā gāze - tā kā tas piepilda jebkuru tajā esošo tvertni, tā ir gāze -, bet ne (plazmā joni un elektroni mijiedarbojas pilnīgi atšķirīgi, nekā molekulas (vai atomi) to dara cietā, šķidrumā vai gāzē ). Tādējādi plazma ir ceturtais matērijas stāvoklis.
Lietas kļuva nedaudz sarežģītākas, jo zinātnieki rūpīgāk izpētīja lietu.
Piemēram, ja jūs sildāt ūdeni spēcīgā, bet caurspīdīgā traukā, kas pārsniedz noteiktu temperatūru (un spiedienu) - to sauc par kritisko temperatūru (kritisko spiedienu) - šķidruma un gāzes stāvokļi kļūst par vienu… ūdens tagad ir superkritisks šķidrums ( jūs to, iespējams, redzējāt ķīmijas klasē, lai gan, iespējams, ne ar ūdeni!).
Tad ir atšķirība starp kristāliem (kristāliskais stāvoklis) un brillēm (stiklveida stāvoklis); abi šķiet ļoti ciets, taču molekulu izvietojums glāzē ir vairāk līdzīgs molekulu izvietojumam šķidrumā nekā kristāla molekulām… un brilles var plūst tāpat kā šķidrumi, ja tās atstāj pietiekami ilgi.
Vai ir “piektais matērijas stāvoklis”? Jā! Bose-Einšteina kondensāts (BEC)…, kas ir kā gāze, izņemot to, ka visu atomu sastāvā esošie atomi (vai lielākoties) ir viszemākajā iespējamajā kvantu stāvoklī… tātad BEC ir lielapjoma īpašības, atšķirībā no jebkura cita vielas stāvokļa (kvantu) uzvedība kļūst makroskopiska).
Astrofizikā ir diezgan daudz eksotisku matērijas stāvokļu; piemēram, balto punduru zvaigznēs matiem tiek novērsta turpmāka (gravitācijas) sabrukšana ar elektronu deģenerācijas spiedienu; tāda pati lieta notiek neitronu zvaigznēs, izņemot to, ka tās neitronu deģenerācijas spiediens (var būt arī vēl ekstrēmāks matērijas stāvoklis, ko uztur kvarka deģenerācijas spiediens!). Ir arī parasto plazmu ekvivalents: kvarka-gluona plazma (parastā plazmā, kas izgatavota no ūdeņraža, atomi tiek sadalīti elektronos un protonos; kvarka-gluona plazmā protoni un neitroni “izkausē” to veidojošajos kvarkos un gluonos).
Vai ir saistīti kosmosa žurnāla stāsti? Protams! Piemēram: Aizmirstiet neitronu zvaigznes, biezpiena zvaigznes var būt blīvākās struktūras Visumā, ŠvarcŠildas rādiusu un nākamās paaudzes magnētiskās plazmas raķeti, ko var izmēģināt kosmosa stacijā.
Matērijas stāvokļi, ieskaitot dažus eksotiskus, ir kaut kas tāds, par kuru jūs atradīsit diskusijas Astronomy Cast; piemēram, šo Jautājumu šovu.
Avoti:
Wikipedia
Purdue universitāte
Ņujorkas universitāte
Wikipedia: Bose-Einšteina kondensāts
