Fast, flydende, gas ... det er de materielle tilstande, vi er grundigt fortrolige med, men hvad skaber en sagsstilstand? Og er der andre tilstande?
Da folk først skelner mellem dem, blev stofstaterne defineret af, hvordan sagen opførte sig, i bulk; så et fast stof havde en fast form (og volumen), en væske et fast volumen (men ændrede form for at passe til den beholder, det var i), og en gas ekspanderede for at fylde dens beholder. Når vi indså, at stof består af atomer (og molekyler), blev stofernes tilstande adskilt af, hvordan molekylerne (eller atomer, i et element) opførte sig: i faste stoffer er de både tæt ved og i et fast arrangement (f.eks. I krystaller), i væsker i nærheden, men arrangementet er ikke fastgjort, og i gasser ikke i nærheden (så ingen særlig indretning).
Men hvad med plasma? Sorta som en gas - så når den fylder enhver beholder, den er i, er det en gas - men ikke (ionerne og elektronerne interagerer på helt forskellige måder, i et plasma, end molekyler (eller atomer) gør i et fast stof, væske eller gas ). Derfor er plasma den fjerde tilstand af materien.
Tingene blev lidt mere komplicerede, da forskere studerede sagen mere omhyggeligt.
For eksempel, hvis du opvarmer vand i en stærk, men gennemsigtig beholder, over en bestemt temperatur (og tryk) - kaldet den kritiske temperatur (kritisk tryk) - bliver væske- og gastilstandene en ... vandet er nu en superkritisk væske ( du har måske set dette demonstreret i en kemiklasse måske, men sandsynligvis ikke med vand!).
Så er der sondringen mellem krystaller (krystallinsk tilstand) og briller (glasagtig tilstand); begge virker meget solide, men indretningen af molekyler i et glas ligner mere molekylerne i en væske end dem i en krystal ... og glas kan flyde, ligesom væsker, hvis de er længe nok.
Er der en 'femte materielle tilstand'? Ja! Et Bose-Einstein-kondensat (BEC) ... som er som en gas, bortset fra at de konstaterende atomer alle (eller for det meste) er i den lavest mulige kvantetilstand ... så en BEC har bulkegenskaber helt i modsætning til dem i nogen anden tilstand af materie (kvante adfærd bliver makroskopisk).
I astrofysik er der en hel del eksotiske tilstande; for eksempel forhindres stof i hvide dværgstjerner fra yderligere (gravitations) sammenbrud ved elektronisk degenerationspres; den samme slags ting sker i neutronstjerner, bortset fra at dets neutrondegenerationspres (der kan også være en endnu mere ekstrem tilstand af materie, der holdes op af quark-degenerationspres!). Der er også et modstykke til almindelige plasma: quark-gluon-plasma (i et almindeligt plasma lavet af brint brækkes atomerne i elektroner og protoner; i en quark-gluon-plasma-protoner og neutroner smelter 'ind i deres bestanddele quarks og gluons).
Er der relaterede Space Magazine-historier? Jo da! For eksempel: Glem neutronstjerner, Quarkstjerner kan være de tæteste organer i universet, Schwarzschild Radius og Next Generation Magnetoplasma-raket kunne testes på rumstationen.
Stater af materie, inklusive nogle eksotiske, er noget, du finder drøftet i Astronomy Cast; for eksempel dette spørgsmål viser.
Kilder:
Wikipedia
Purdue University
New York University
Wikipedia: Bose-Einstein kondensat
