Szilárd, folyékony, gázos ... ezek az anyagállapotok, amelyeket alaposan ismerünk, de mi teszi az anyagállapotot? És vannak más anyagállapotok?
Mivel az emberek először különbséget tettek közöttük, az anyag állapotait az határozza meg, hogy az anyag hogyan viselkedett ömlesztve; így a szilárd anyagnak rögzített alakja (és térfogata), a folyadéknak rögzített térfogata volt (de alakja megváltozott, hogy illeszkedjen a tartályba, amelyben benne volt), és egy gáz kibővült, hogy kitöltse a tartályát. Miután rájöttünk, hogy az anyag atomokból (és molekulákból) áll, az anyag állapotait megkülönböztetjük a molekulák (vagy egy elemben lévő atomok) viselkedésének módjával: szilárd anyagokban mind közeli, mind rögzített elrendezésben vannak (pl. kristályok), közeli folyadékokban, de az elrendezés nem rögzített, és a közelben lévő gázokban (tehát nincs külön elrendezés).
De mi lenne a plazmával? Sorta, mint egy gáz - tehát, mivel kitölti az összes benne levő tartályt, ez egy gáz -, de nem (az ionok és elektronok teljesen más módon kölcsönhatásba lépnek egy plazmában, mint a molekulák (vagy atomok) szilárd, folyékony vagy gázos ). Ezért a plazma az anyag negyedik állapota.
A dolgok kissé bonyolultabbá váltak, mivel a tudósok alaposabban megvizsgálták az anyagot.
Például, ha egy erős, de átlátszó tartályban melegíti a vizet egy bizonyos hőmérséklet (és nyomás) felett - amelyet kritikus hőmérsékleten (kritikus nyomásnak) neveznek -, a folyadék és a gáz állapota egyré válik ... a víz ma már szuperkritikus folyadék ( ezt valószínűleg látta egy kémiai osztályban, bár valószínűleg nem vízzel!).
Akkor megkülönböztetjük a kristályokat (kristályos állapot) és az üvegeket (üveges állapot); mindkettő nagyon szilárdnak tűnik, de a molekulák elrendezése egy pohárban inkább hasonlít a folyadékban levő molekulákhoz, mint a kristályban levő molekulákhoz. A szemüveg ugyanúgy folyhat, mint a folyadékok, ha elég hosszú ideig hagyják ott.
Van-e „ötödik anyagállapot”? Igen! Bose-Einstein kondenzátum (BEC)…, amely olyan, mint egy gáz, azzal a különbséggel, hogy az alkotóelemek mind (vagy többnyire) a lehető legalacsonyabb kvantumállapotban vannak… tehát a BEC nagyságrendű tulajdonságokkal rendelkezik, teljesen eltérően bármely más anyagállapottól (kvantum) viselkedés makroszkopikus lesz).
Az asztrofizikában nagyon sok egzotikus anyagállapot van; például a fehér törpe csillagokban az anyag degenerációs nyomása megakadályozza az anyag további (gravitációs) összeomlását; ugyanez a helyzet történik a neutroncsillagokon, azzal a különbséggel, hogy annak neutrondegenerációs nyomása (lehet még egy extrémabb anyagállapot, amelyet a kvarki degenerációs nyomás tart fenn!). Ellentétben áll a rendes plazmákkal: kvarkk-gluon plazma (egy hidrogénből álló rendes plazmában az atomok elektronokra és protonokra bontódnak; a kvarkk-gluon plazmában a protonok és a neutronok „megolvadnak” alkotó kvarkokba és gluonokba).
Vannak kapcsolódó Space Magazine történetek? Biztos! Például: Felejtsd el a neutroncsillagokat, a Quark Csillagokat az univerzum legsűrűbb testjein, a Schwarzschild sugár és a Next Generation Magnetoplasma rakétát teszteljék az Űrállomáson.
Az anyagállapotok, köztük néhány egzotikus is, olyasvalamit találnak meg, amelyet a Csillagászat szereplőiben tárgyalnak; például a Kérdések mutatása.
Forrás:
Wikipedia
Purdue Egyetem
New York-i Egyetem
Wikipedia: Bose-Einstein kondenzátum
