Скільки насправді існує агрегатних станів речовини та які вони: вчені відповідають

У повсякденному житті ми можемо спостерігати, що навколишня матерія перебуває в трьох агрегатних станах: рідкому, твердому і газоподібному. Можливо, ще зі школи ви пам'ятаєте, що є ще один стан речовини – плазма. Але дослідження вчених показали, що агрегатних станів речовини набагато більше. Досі вчені не дійшли єдиної думки про те, яка саме ця кількість, але на сьогодні вчені в лабораторних умовах вже змогли або довести існування понад 15 агрегатних станів речовини, або знайшли непрямі докази їх існування, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Що таке агрегатний стан речовини?

Агрегатний стан речовини — це опис стану будь-якої речовини, яка має однакові хімічні та фізичні властивості. За словами вчених, речовина може змінювати свій стан за допомогою фазового переходу. Наприклад, тверда крига, коли тане, стає рідиною.

4 класичні агрегатні стани речовини

Найвідомішими станами речовини є твердий, рідкий, газоподібний та плазма. Ці стани визначаються об'ємом, формою та загальними властивостями тієї чи іншої речовини. Наприклад, тверді речовини мають постійну форму та об'єм, водночас рідкі речовини, хоча в основному і мають постійний об'єм, але вони набувають форми тієї місткості, куди поміщені.

Що стосується газу та плазми, то ці речовини не мають ні постійної форми, ні постійного об'єму. Різниця між газом та плазмою полягає в тому, що остання є електропровідною, виробляє електричний струм та сильно реагує на електромагнітні сили.

За словами вчених, і тверді, і рідкі речовини мають свої підвиди, які є дуже своєрідними агрегатними станами речовини. Наприклад, такими є рідкі кристали або рідке скло.

Ще у 20 столітті вчені з'ясували, що насправді існує більше агрегатних станів речовини, аніж ті, які вже були відомі. Але щоб їх виявити та вивчити необхідний вплив тиску, високих та низьких температур. Таким чином речовини набувають дуже незвичайних властивостей.

П'ятий агрегатний стан речовини

Вчені називають п'ятим агрегатним станом речовини конденсат Бозе-Ейнштейна. Цей стан виникає тільки в дуже розбавленому газі таких часток, як бозони. При цьому температура має бути дуже низькою і знаходиться майже на рівні абсолютного нуля – це −273,15 градусів за Цельсієм.

У таких умовах газ припиняє поводитися так, начебто він складається з окремих часток, і починає поводитися як єдина квантова макроскопічна система. Для досягнення цього стану необхідна не лише наднизька температура, а й наднизька щільність, яка відповідає приблизно стотисячній частці густини повітря (вона становить приблизно 1,2 кг на кубічний метр).

Вплив дуже низьких температур

Якщо речовина піддається впливу наднизьких температур, воно стає надтекучим. Надплинність є другим рідким агрегатним станом речовини, коли речовина може текти поверхнею без тертя. Наприклад, надплинні речовини можуть запросто вибратися з місткостей, які їх помістили.

Також, за словами вчених, існують надтверді речовини, які переміщуються без тертя і надпровідники. Останні є речовинами з нульовим електричним опором нижче за певну температуру. Вищезгадані стани також виявляються під впливом дуже низьких температур. Ще одним станом речовини називають полярон Рідберга. У цьому стані в речовині атоми можуть бути всередині інших атомів.

Вплив тиску

Ще одним агрегатним станом речовини є надкритична рідина. Коли речовина піддається впливу дуже високих температур і дуже високого тиску, то неможливо визначити, чи ця речовина є рідиною або газом. Тобто відмінності між рідкою та газоподібною фазою зникають. Це і є надкритична рідина.

Якщо збільшити тиск на речовину, можна отримати електронно-вироджений стан речовини, і з такої речовини, ймовірно, складаються ядра зірок білих карликів. У цих зірках електрони знаходяться у формі виродженого газу, який є ідеальним провідником тепла та поводиться як тверде тіло.

Якщо збільшити ще більший тиск на речовину, то можна отримати нейтронно-вироджений стан речовини, що знаходиться лише у нейтронних зірках. Тут протони та електрони настільки щільно стиснуті разом, що перетворюються на нейтрони.

Також вчені вказують на існування ще одного стану, що виникає під впливом високого тиску, і він називається кварк-глюонна плазма.

Квантові властивості

За словами вчених, квантові властивості мають важливе значення для визначення різних станів речовини. Те, як взаємодіють такі речі, як обертання частинок, може призвести до появи різних агрегатних станів, таких як квантова рідина спинна або спиновий лід.

За словами вчених, у найближчому майбутньому буде виявлено нові стани речовини та підтверджено ті, які мають лише непрямі докази свого існування.

Як уже писав Фокус, вчені створили нову карту розподілу темної матерії, яка доводить що насправді пророцтва Альберта Ейнштейна були вірні.