Tahke, vedel, gaasiline ... need on mateeria olekud, millega oleme põhjalikult tuttavad, kuid mis moodustab asja oleku? Ja kas on muid mateeria olekuid?
Alates sellest, kui inimesed esmalt neid eristasid, määrati mateeria olekud selle järgi, kuidas asi käitus lahtiselt; nii et tahke aine oli fikseeritud kuju (ja mahu), vedeliku fikseeritud maht (kuid kuju muudeti nii, et see sobiks mahutiga, milles see oli) ja gaasi paisus selle mahuti täitmiseks. Kui mõistsime, et mateeria koosneb aatomitest (ja molekulidest), eristati mateeria olekud molekulide (või elemendis sisalduvate aatomite) käitumise järgi: tahkistes on nad mõlemad lähedal ja fikseeritud paigutusega (nt. kristallid), läheduses asuvates vedelikes, kuid paigutus pole fikseeritud, ja gaasides, mis pole lähedal (seega puudub eriline paigutus).
Aga kuidas on plasmaga? Sorteerige nagu gaas - nii et see täidab ükskõik millise mahuti, see on gaas - kuid mitte (ioonid ja elektronid interakteeruvad plasmas täiesti erineval viisil, kui molekulid (või aatomid) teevad tahkes, vedelas või gaasilises olekus ). Seega on plasma aine neljas olek.
Asjad läksid natuke keerukamaks, kuna teadlased uurisid asja hoolikamalt.
Näiteks kui soojendate vett tugevas, kuid läbipaistvas anumas, mis ületab teatud temperatuuri (ja rõhu) - mida nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks (kriitiliseks rõhuks) -, muutuvad vedeliku ja gaasi olekud üheks ... vesi on nüüd ülekriitiline vedelik ( olete seda võib-olla näinud ka keemiatunnis, ehkki mitte veega!).
Seejärel eristatakse kristalle (kristalne olek) ja klaase (klaasjas olek); mõlemad tunduvad väga kindlad, kuid klaaside molekulide paigutus sarnaneb pigem vedelikus olevate molekulide kui kristallides olevate molekulidega ja klaasid võivad voolata, nagu vedelikudki, kui neid piisavalt pikaks ajaks jätta.
Kas on olemas viies mateeriaseisund? Jah! Bose-Einsteini kondensaat (BEC)…, mis on nagu gaas, välja arvatud see, et koostisosa aatomid on kõik (või enamasti) võimalikult madalas kvant olekus… seega on BEC-l puisteomadused, erinevalt mis tahes muu aine olekust (kvant) käitumine muutub makroskoopiliseks).
Astrofüüsikas on mateeria eksootilisi seisundeid üsna vähe; näiteks takistatakse valge kääbustähe korral elektronide degeneratsioonirõhu abil aine edasist (gravitatsioonilist) kokkuvarisemist; samalaadne asi juhtub ka neutronitähtedes, välja arvatud selle neutronide degeneratsioonirõhk (võib olla ka veelgi ekstreemsem mateeriaseisund, mida hoiab kvarkide degeneratsioonirõhk!). Seal on ka vaste tavalistele plasmadele: kvark-glüoni plasma (vesinikust valmistatud tavalises plasmas aatomid jagunevad elektronideks ja prootoniteks; kvark-glüooni plasma prootonid ja neutronid sulavad nende koostisosadeks moodustuvateks kvarkideks ja gluonideks).
Kas on olemas kosmoseajakirja lugusid? Muidugi! Näiteks: unustage neutronitähti, kvarkitähed võivad olla kõige tihedamad kehad maailmas, kosmosejaamas võiks katsetada Schwarzschildi raadiust ja järgmise põlvkonna magnetoplasma raketti.
Aine olekud, sealhulgas mõned eksootilised, on asi, mida leiate Astronoomia Osatäitmistes arutatud; näiteks see küsimuste näitus.
Allikad:
Vikipeedia
Purdue ülikool
New Yorgi ülikool
Vikipeedia: Bose-Einsteini kondensaat
