Stav hmoty - State of matter
Ve fyzice je stav hmoty jednou z odlišných forem, ve kterých může hmota existovat. V každodenním životě jsou pozorovatelné čtyři stavy hmoty: pevné , kapalné , plynné a plazmatické . Je známo, že existuje mnoho přechodných stavů, jako jsou tekuté krystaly , a některé stavy existují pouze za extrémních podmínek, jako jsou Bose-Einsteinovy kondenzáty , neutronově degenerovaná hmota a kvark-gluonové plazma , které se vyskytují pouze v extrémních situacích chlad, extrémní hustota a extrémně vysoká energie. Úplný seznam všech exotických stavů hmoty naleznete v seznamu stavů hmoty .
Historicky se rozlišuje na základě kvalitativních rozdílů ve vlastnostech. Hmota v pevném stavu udržuje pevný objem a tvar, přičemž částice složek ( atomy , molekuly nebo ionty ) jsou blízko sebe a fixovány na svém místě. Hmota v kapalném stavu udržuje pevný objem, ale má variabilní tvar, který se přizpůsobí svému obalu. Jeho částice jsou stále blízko sebe, ale pohybují se volně. Hmota v plynném stavu má variabilní objem i tvar, přičemž se oba přizpůsobují svému obalu. Jeho částice nejsou ani blízko u sebe, ani nejsou pevně na svém místě. Hmota v plazmatickém stavu má proměnlivý objem a tvar a obsahuje neutrální atomy a také značný počet iontů a elektronů, z nichž se oba mohou volně pohybovat.
Termín fáze je někdy používán jako synonymum pro stav hmoty, ale systém může obsahovat několik nemísitelných fází stejného stavu hmoty.
Čtyři základní stavy
Pevný
V pevné látce jsou částice (ionty, atomy nebo molekuly) těsně u sebe. Tyto síly mezi částicemi jsou tak silné, že částice nemůže volně pohybovat, ale může pouze vibrace. V důsledku toho má těleso stabilní, určitý tvar a určitý objem. Tělesa mohou měnit svůj tvar pouze vnější silou, například při rozbití nebo řezání.
V krystalických pevných látkách jsou částice (atomy, molekuly nebo ionty) zabaleny do pravidelně uspořádaného, opakujícího se vzoru. Existují různé krystalické struktury a stejná látka může mít více než jednu strukturu (nebo pevnou fázi). Například železo má kubickou strukturu zaměřenou na tělo při teplotách nižších než 912 ° C (1674 ° F) a kubickou strukturu zaměřenou na obličej mezi 912 a 1394 ° C (2541 ° F). Led má patnáct známých krystalových struktur neboli patnáct pevných fází, které existují při různých teplotách a tlacích.
Brýle a jiné nekrystalické, amorfní pevné látky bez řádu dlouhého dosahu nejsou základními stavy tepelné rovnováhy ; proto jsou níže popsány jako neklasické stavy hmoty.
Pevné látky mohou být přeměněny na kapaliny tavením a kapaliny mohou být přeměněny na pevné látky zmrazením. Pevné látky se mohou také přímo měnit na plyny prostřednictvím procesu sublimace a plyny se rovněž mohou přímo měnit na pevné látky prostřednictvím depozice .
Kapalina
Kapalina je téměř nestlačitelná tekutina, která odpovídá tvaru nádoby, ale zachovává (téměř) konstantní objem nezávislý na tlaku. Objem je určitý, pokud jsou teplota a tlak konstantní. Když se pevná látka zahřeje nad teplotu tání , stane se kapalnou, protože tlak je vyšší než trojitý bod látky. Mezimolekulární (nebo interatomické nebo interionické) síly jsou stále důležité, ale molekuly mají dostatek energie, aby se mohly vzájemně pohybovat a struktura je mobilní. To znamená, že tvar kapaliny není určitý, ale je určen jeho nádobou. Objem je obvykle větší, než je odpovídající pevné látky, nejlépe známý výjimka být vody , H 2 O. nejvyšší teplota, při které daná tekutina může existovat je jeho kritická teplota .
Plyn
Plyn je stlačitelná tekutina. Plyn se nejen přizpůsobí tvaru své nádoby, ale také se roztáhne a naplní nádobu.
V plynu mají molekuly dostatek kinetické energie, takže účinek mezimolekulárních sil je malý (nebo nula pro ideální plyn ) a typická vzdálenost mezi sousedními molekulami je mnohem větší než velikost molekuly. Plyn nemá určitý tvar ani objem, ale zabírá celý kontejner, ve kterém je uzavřen. Kapalinu lze převést na plyn zahříváním při konstantním tlaku na teplotu varu nebo také snížením tlaku při konstantní teplotě.
Při teplotách nižších než je jeho kritická teplota se plyn také nazývá pára a může být zkapalněn samotnou kompresí bez chlazení. Pára může existovat v rovnováze s kapalinou (nebo pevnou látkou), v takovém případě se tlak plynu rovná tlaku páry kapaliny (nebo pevné látky).
Nadkritická tekutina (SCF) je plyn, jehož teplota a tlak jsou nad kritickou teplotou a kritickým tlakem , resp. V tomto stavu zmizí rozdíl mezi kapalinou a plynem. Nadkritická tekutina má fyzikální vlastnosti plynu, ale její vysoká hustota v některých případech propůjčuje vlastnosti rozpouštědla, což vede k užitečným aplikacím. Například superkritický oxid uhličitý se používá k extrakci kofeinu při výrobě kávy bez kofeinu .
Plazma
.jpg)
Stejně jako plyn nemá plazma určitý tvar ani objem. Na rozdíl od plynů jsou plazmy elektricky vodivé, vytvářejí magnetická pole a elektrické proudy a silně reagují na elektromagnetické síly. Pozitivně nabitá jádra plavou v „moři“ volně se pohybujících disociovaných elektronů, podobně jako existují takové náboje ve vodivém kovu, kde toto „moře“ elektronů umožňuje hmotě v plazmatickém stavu vést elektřinu.
Plyn se obvykle převádí na plazmu jedním ze dvou způsobů, např. Buď z velkého rozdílu napětí mezi dvěma body, nebo jeho vystavením extrémně vysokým teplotám. Zahřívání hmoty na vysoké teploty způsobí, že elektrony opustí atomy, což má za následek přítomnost volných elektronů. Tím se vytvoří takzvané částečně ionizované plazma. Při velmi vysokých teplotách, jako jsou teploty přítomné ve hvězdách, se předpokládá, že v podstatě všechny elektrony jsou „volné“ a že plazma s velmi vysokou energií je v podstatě holá jádra plavící v moři elektronů. Tím vzniká takzvané plně ionizované plazma.
Plazmový stav je často špatně chápán, a přestože za normálních podmínek na Zemi neexistuje volně, je zcela běžně generován buď blesky , elektrickými jiskrami , zářivkami , neonovými světly nebo plazmovými televizory . The Sun corona , některé typy ohně a hvězdy jsou všechny příklady osvětlené hmoty ve stavu plazmatu.
Fázové přechody
Stav hmoty je také charakterizován fázovými přechody . Fázový přechod indikuje změnu struktury a může být rozpoznán náhlou změnou vlastností. Zřetelný stav hmoty lze definovat jako libovolnou sadu stavů odlišenou od jakékoli jiné sady stavů fázovým přechodem . O vodě lze říci, že má několik odlišných pevných skupenství. Vzhled supravodivosti je spojen s fázovým přechodem, takže existují supravodivé stavy. Podobně jsou feromagnetické stavy ohraničeny fázovými přechody a mají výrazné vlastnosti. Když ke změně stavu dochází ve fázích, mezikroky se nazývají mezofáze . Tyto fáze byly využity zavedením technologie tekutých krystalů .
Stav nebo fáze dané sady látek se může měnit v závislosti na tlakových a teplotních podmínkách, přecházet do jiných fází, jak se tyto podmínky mění ve prospěch jejich existence; například pevné přechody na kapalné se zvýšením teploty. Téměř absolutní nula existuje látka jako pevná látka . Jako teplo je přidán do této látky se taví na kapalinu na jeho bod tání , teplotu varu do plynu v jeho bodu varu , a při zahřátí dostatečně vysoká, aby se zadat plazmy stav, ve kterém elektrony jsou tak pod napětím, aby opustit své mateřské atomy.
Za různé stavy hmoty lze také považovat formy hmoty, které nejsou složeny z molekul a jsou organizovány různými silami. Superfluids (jako Fermionic kondenzate ) a quark -gluon plasma jsou příklady.
V chemické rovnici může být stav hmoty chemikálií znázorněn jako (s) pro tuhou látku, (l) pro kapalinu a (g) pro plyn. Vodný roztok je označen (vodný). Hmota v plazmatickém stavu se v chemických rovnicích používá jen zřídka (pokud vůbec), takže neexistuje žádný standardní symbol, který by ji označoval. Ve vzácných rovnicích, kde se používá plazma, je symbolizován jako (p).
Neklasické stavy
Sklenka
Sklo je nekrystalický nebo amorfní pevný materiál, který při zahřátí do kapalného stavu vykazuje skleněný přechod . Skla mohou být vyrobena z různých tříd materiálů: anorganické sítě (například okenní sklo, vyrobené ze silikátů a aditiv), kovové slitiny, iontové taveniny , vodné roztoky , molekulární kapaliny a polymery . Sklo je termodynamicky vzhledem ke svému krystalickému protějšku v metastabilním stavu . Konverzní poměr je ale prakticky nulový.
Krystaly s určitým stupněm nepořádku
Plastové krystal je molekulární pevná látka s dlouhým dosahem polohové pořadí, ale s molekulami tvoří opěrné rotační volnost; v orientačním skle je tento stupeň volnosti zmrazen v uhaseném neuspořádaném stavu.
Podobně je magnetická porucha v rotačním skle zmrazena.
Stavy tekutých krystalů
Stavy kapalných krystalů mají vlastnosti mezi mobilními kapalinami a uspořádanými pevnými látkami. Obecně jsou schopni proudit jako kapalina, ale vykazují řád dlouhého dosahu. Například nematické fáze se skládá z dlouhého tyčovitého molekul, jako jsou para-azoxyanisole , který je nematické v teplotním rozmezí 118-136 ° C (244-277 ° F). V tomto stavu proudí molekuly jako v kapalině, ale všechny směřují stejným směrem (v každé doméně) a nemohou se volně otáčet. Jako krystalická pevná látka, ale na rozdíl od kapaliny, reagují tekuté krystaly na polarizované světlo.
Další typy tekutých krystalů jsou popsány v hlavním článku o těchto stavech. Několik typů má technologický význam, například u displejů z tekutých krystalů .
Magneticky seřazeno
Přechodné atomy kovů mají často magnetické momenty kvůli čistému spinu elektronů, které zůstávají nepárové a netvoří chemické vazby. V některých pevných látkách jsou uspořádány magnetické momenty na různých atomech a mohou tvořit feromagnet, antiferomagnet nebo ferimagnet.
Ve feromagnetu - například v pevném železe - je magnetický moment na každém atomu vyrovnán ve stejném směru (v rámci magnetické domény ). Pokud jsou domény také zarovnány, je pevná látka permanentním magnetem , který je magnetický i při absenci vnějšího magnetického pole . Magnetizace zmizí, když je magnet zahřívá na Curieův bod , který železa je 768 ° C (1414 ° F).
Antiferromagnet má dvě sítě stejné a opačné magnetické momenty, které se navzájem ruší, takže čistá magnetizace je nula. Například v oxidu nikelnatém (NiO) má polovina atomů niklu momenty zarovnané v jednom směru a polovina v opačném směru.
Ve ferimagnetu jsou obě sítě magnetických momentů opačné, ale nerovné, takže zrušení není úplné a dochází k nenulové čisté magnetizaci. Příkladem je magnetit (Fe 3 O 4 ), který obsahuje ionty Fe 2+ a Fe 3+ s různými magnetickými momenty.
Kapalina kvantové rotace (QSL) je narušení stavu v systému interagujících kvantových zatočení, který zachová její poruchy na velmi nízké teploty, na rozdíl od jiných neuspořádaných států. Není to kapalina ve fyzickém smyslu, ale pevná látka, jejíž magnetický řád je ze své podstaty neuspořádaný. Název „kapalina“ je dán analogií s molekulární poruchou v konvenční kapalině. QSL není ani feromagnet , kde jsou magnetické domény paralelní, ani antiferomagnetický , kde jsou magnetické domény antiparalelní; místo toho jsou magnetické domény náhodně orientovány. Toho lze dosáhnout např. Geometricky frustrovanými magnetickými momenty, které nemohou směřovat rovnoměrně rovnoběžně nebo antiparalelně. Při ochlazování a usazování do stavu musí doména „zvolit“ orientaci, ale pokud jsou možné stavy podobné v energii, bude jeden vybrán náhodně. V důsledku toho, navzdory silnému řádu krátkého dosahu, neexistuje žádný magnetický řád dlouhého dosahu.
Mikrofázově oddělené
Kopolymery mohou být podrobeny mikrofázové separaci za vzniku rozmanité řady periodických nanostruktur, jak je ukázáno na příkladu blokového kopolymeru styren-butadien-styren znázorněného vpravo. Mikrofázovou separaci lze chápat analogicky k fázové separaci mezi olejem a vodou. Vzhledem k chemické nekompatibilitě mezi bloky procházejí blokové kopolymery podobnou fázovou separací. Protože jsou však bloky navzájem kovalentně spojeny , nemohou se makroskopicky demixovat jako voda a ropa, a místo toho bloky vytvářejí struktury velikosti nanometrů . V závislosti na relativních délkách každého bloku a celkové blokové topologii polymeru lze získat mnoho morfologií, z nichž každá má svou vlastní fázi hmoty.
Iontové kapaliny také vykazují separaci mikrofáz. Anionty a kationty nejsou nutně kompatibilní a jinak by se demixovaly, ale přitahování elektrickým nábojem jim brání v oddělení. Zdá se, že jejich anionty a kationty difundují v oddělených vrstvách nebo micelách místo volně jako v jednotné kapalině.
Nízkoteplotní stavy
Supravodič
Supravodiče jsou materiály, které mají nulový elektrický odpor , a tedy i dokonalou vodivost. Jedná se o odlišný fyzikální stav, který existuje při nízké teplotě, a měrný odpor se nespojitě zvyšuje na konečnou hodnotu při ostře definované přechodové teplotě pro každý supravodič.
Supravodič také vylučuje ze svého nitra všechna magnetická pole, což je jev známý jako Meissnerův efekt nebo dokonalý diamagnetismus . Supravodivé magnety se používají jako elektromagnety ve strojích pro zobrazování magnetickou rezonancí .
Fenomén supravodivosti byl objeven v roce 1911 a po dobu 75 let byl znám pouze u některých kovů a kovových slitin při teplotách nižších než 30 K. V roce 1986 byla v některých keramických oxidech objevena takzvaná vysokoteplotní supravodivost a nyní byla pozorována teploty až 164 K.
Superfluidní
Některé kapaliny se blíží absolutní nule a vytvářejí druhý kapalný stav, označovaný jako superfluid, protože má nulovou viskozitu (nebo nekonečnou tekutost; tj. Teče bez tření). To bylo objeveno v roce 1937 pro helium , které tvoří superfluid pod teplotou lambda 2,17 K (-270,98 ° C; -455,76 ° F). V tomto stavu se pokusí „vylézt“ ze svého kontejneru. Má také nekonečnou tepelnou vodivost, takže v superfluidu nemůže vzniknout žádný teplotní gradient . Umístění superfluidu do rotujícího kontejneru bude mít za následek kvantované víry .
Tyto vlastnosti jsou vysvětleny teorií, že společný izotop helium-4 tvoří v superfluidním stavu kondenzát Bose – Einstein (viz následující část). Nověji byly superfluidy fermionického kondenzátu vytvářeny při ještě nižších teplotách vzácným izotopem helium-3 a lithiem-6 .
Bose – Einsteinův kondenzát
V roce 1924 předpověděli Albert Einstein a Satyendra Nath Bose „Bose – Einsteinův kondenzát“ (BEC), někdy označovaný jako pátý stav hmoty. V BEC se hmota přestane chovat jako nezávislé částice a zhroutí se do jediného kvantového stavu, který lze popsat jedinou, jednotnou vlnovou funkcí.
V plynné fázi zůstal kondenzát Bose – Einstein po mnoho let neověřenou teoretickou předpovědí. V roce 1995 výzkumné skupiny Erica Cornella a Carla Wiemana z JILA na University of Colorado v Boulderu experimentálně vyrobily první takový kondenzát. Kondenzát Bose – Einstein je „chladnější“ než pevná látka. Může k tomu dojít, když mají atomy velmi podobné (nebo stejné) kvantové hladiny , při teplotách velmi blízkých absolutní nule , −273,15 ° C (−459,67 ° F).
Fermionický kondenzát
Fermionic kondenzát je podobná Boseho-Einsteinův kondenzát, ale skládá ze fermiony . Tyto Pauli princip vyloučení Zabraňuje fermions od vstupu stejný kvantový stav, ale dvojice fermions může chovat jako boson a více takové páry pak může zadat stejné kvantový stav bez omezení.
Rydbergova molekula
Jedním z metastabilních stavů silně neideálního plazmatu jsou kondenzáty excitovaných atomů . Tyto atomy se také mohou změnit na ionty a elektrony, pokud dosáhnou určité teploty. V dubnu 2009 Nature oznámila vytvoření Rydbergových molekul z Rydbergova atomu a atomu základního stavu , čímž potvrdila, že takový stav hmoty může existovat. Experiment byl proveden za použití ultra studených atomů rubidia .
Stav Quantum Hall
Kvantový Hallův stav vede k kvantované Hallova napětí, měřené ve směru kolmém k průtoku proudu. Kvantový rotace Hall stav je teoretická fáze, která se může otevřít cestu pro vývoj elektronických zařízení, které vyzařují méně energie a generují méně tepla. Toto je odvození stavu hmoty v Quantum Hall.
Fotonická hmota
Fotonická hmota je jev, kdy fotony interagující s plynem vyvíjejí zdánlivou hmotu a mohou vzájemně interagovat, dokonce vytvářet fotonické „molekuly“. Zdrojem hmoty je plyn, který je masivní. To je v protikladu k fotonům pohybujícím se v prázdném prostoru, které nemají žádnou klidovou hmotnost a nemohou interagovat.
Dropleton
„Kvantová mlha“ elektronů a děr, které kolem sebe proudí a dokonce se vlní jako kapalina, spíše než jako diskrétní páry.
Stavy s vysokou energií
Degenerovat hmotu
Pod extrémně vysokým tlakem, stejně jako v jádrech mrtvých hvězd, prochází běžná hmota přechodem do řady exotických stavů hmoty souhrnně známých jako degenerovaná hmota , které jsou podporovány hlavně kvantově mechanickými efekty. Ve fyzice „degenerovaný“ označuje dva stavy, které mají stejnou energii a jsou tedy zaměnitelné. Degenerovaná hmota je podporována Pauliho vylučovacím principem , který brání dvěma fermionickým částicím obsadit stejný kvantový stav. Na rozdíl od běžné plazmy se degenerovaná plazma při zahřátí málo rozpíná, protože prostě nezůstávají žádné stavy hybnosti. V důsledku toho se degenerované hvězdy zhroutí do velmi vysokých hustot. Hmotnější degenerované hvězdy jsou menší, protože gravitační síla se zvyšuje, ale tlak neroste úměrně.
Elektronicky degenerovaná hmota se nachází uvnitř bílých trpasličích hvězd. Elektrony zůstávají vázány na atomy, ale jsou schopné přenosu na sousední atomy. V neutronových hvězdách se nachází hmota degenerovaná neutrony . Obrovský gravitační tlak komprimuje atomy tak silně, že jsou elektrony nuceny spojit se s protony prostřednictvím inverzního beta rozpadu, což má za následek super hustou konglomeraci neutronů. Normálně se volné neutrony mimo atomové jádro rozpadnou s poločasem rozpadu přibližně 10 minut, ale v neutronové hvězdě je rozpad předběhnut inverzním rozpadem. Studená degenerovaná hmota je také přítomna na planetách, jako je Jupiter, a ještě masivnějších hnědých trpaslících , u nichž se očekává, že budou mít jádro s kovovým vodíkem . Kvůli degeneraci nejsou masivnější hnědí trpaslíci výrazně větší. V kovech lze elektrony modelovat jako degenerovaný plyn pohybující se v mřížce nedegenerovaných kladných iontů.
Záleží na kvarku
V běžné studené hmotě jsou kvarky , základní částice jaderné hmoty, omezeny silnou silou na hadrony, které se skládají ze 2–4 kvarků, jako jsou protony a neutrony. Hmota kvarku nebo kvantová chromodynamika (QCD) je skupina fází, ve kterých je překonána silná síla a kvarky jsou dekonfigurovány a mohou se volně pohybovat. Fáze kvarkových látek se vyskytují při extrémně vysokých hustotách nebo teplotách a nejsou známy žádné způsoby, jak je v laboratoři vyrobit v rovnováze; za běžných podmínek každá vytvořená kvarková hmota okamžitě podléhá radioaktivnímu rozpadu.
Zvláštní hmota je druh kvarkové hmoty , u které existuje podezření, že existuje uvnitř některých neutronových hvězd blízko limitu Tolman – Oppenheimer – Volkoff (přibližně 2–3 sluneční hmotnosti ), ačkoli o její existenci neexistuje přímý důkaz. V podivné záležitosti se část dostupné energie projevuje jako podivné kvarky , těžší obdoba běžného kvarku dolů . Po vytvoření může být stabilní ve stavech s nižší energií, i když to není známo.
Plazma Quark-gluon je velmi vysokoteplotní fáze, ve které se kvarky uvolňují a jsou schopné samostatného pohybu, než aby byly neustále vázány na částice, v moři gluonů , subatomárních částic, které přenášejí silnou sílu, která kvarky spojuje. To je analogické s uvolňováním elektronů z atomů v plazmě. Tento stav je krátce dosažitelný při extrémně vysokoenergetických srážkách těžkých iontů v urychlovačích částic a umožňuje vědcům pozorovat vlastnosti jednotlivých kvarků, a nejen teoretizovat. Quark -gluonové plazma bylo objeveno v CERNu v roce 2000. Na rozdíl od plazmy, která proudí jako plyn, jsou interakce uvnitř QGP silné a proudí jako kapalina.
Při vysokých hustotách, ale relativně nízkých teplotách, se kvarky teoretizují za vzniku kvarkové kapaliny, jejíž podstata je v současnosti neznámá. Při ještě vyšších hustotách vytváří zřetelnou fázi uzamčené barvy (CFL). Tato fáze je supravodivá pro barevný náboj. Tyto fáze se mohou vyskytovat v neutronových hvězdách, ale v současné době jsou teoretické.
Kondenzát z barevného skla
Kondenzát z barevného skla je teoretický materiál, který existuje v atomových jádrech pohybujících se rychlostí světla. Podle Einsteinovy teorie relativity se vysokoenergetické jádro jeví ve směru pohybu zkrácené nebo stlačené. Výsledkem je, že se gluony uvnitř jádra nehybnému pozorovateli jeví jako „gluonická stěna“ pohybující se rychlostí světla. Při velmi vysokých energiích se hustota gluonů v této stěně výrazně zvyšuje. Na rozdíl od kvark-gluonového plazmatu produkovaného při srážce takových stěn, kondenzát z barevného skla popisuje samotné stěny a je vnitřní vlastností částic, které lze pozorovat pouze za vysoce energetických podmínek, jako jsou ty v RHIC a případně v také velký hadronový urychlovač.
Velmi vysoké energetické stavy
Různé teorie předpovídají nové stavy hmoty při velmi vysokých energiích. Neznámý stav vytvořil baryonovou asymetrii ve vesmíru, ale málo se o tom ví. V teorii strun je Hagedornova teplota předpovídána pro superstruny asi 10 30 K, kde se superstringy hojně vyrábějí. Při Planckově teplotě (10 32 K) se gravitace stává významnou silou mezi jednotlivými částicemi. Žádná současná teorie nedokáže tyto stavy popsat a nelze je vyrobit žádným předvídatelným experimentem. Tyto stavy jsou však v kosmologii důležité, protože vesmír těmito stavy ve Velkém třesku možná prošel .
Gravitační výstřednost podle předpovědi obecné teorie relativity existovat ve středu černé díry , je to fáze záležitosti; není to vůbec hmotný předmět (i když k jeho vzniku přispěla hmotová energie hmoty), ale spíše vlastnost časoprostoru . Protože se tam časoprostor rozpadá, neměla by být singularita chápána jako lokalizovaná struktura, ale jako globální topologický rys časoprostoru. Argumentovalo se, že elementární částice v zásadě nejsou ani hmotné, ale jsou lokalizovanými vlastnostmi časoprostoru. V kvantové gravitaci mohou singularity ve skutečnosti označovat přechody do nové fáze hmoty.
Další navrhované státy
Supersolid
Supersolid je prostorově uspořádaný materiál (tj. Pevná látka nebo krystal) se superfluidními vlastnostmi. Podobně jako super tekutina se supersolid může pohybovat bez tření, ale zachovává si tuhý tvar. Přestože je supertuhá látka pevnou látkou, vykazuje tolik charakteristických vlastností odlišných od ostatních pevných látek, že mnozí tvrdí, že jde o další stav hmoty.
Čistá kapalina
V kapalině typu string-net mají atomy zjevně nestabilní uspořádání, jako kapalina, ale v celkovém uspořádání jsou stále konzistentní, jako pevná látka. V normálním pevném stavu se atomy hmoty vyrovnají do mřížky, takže rotace jakéhokoli elektronu je opakem rotace všech elektronů, které se ho dotýkají. Ale v kapalině v řetězcové síti jsou atomy uspořádány v nějakém vzoru, který vyžaduje, aby některé elektrony měly sousedy se stejným spinem. To vede ke vzniku podivných vlastností a také k podpoře některých neobvyklých návrhů o základních podmínkách samotného vesmíru.
Superglass
Superglass je fáze hmoty charakterizovaná současně superfluiditou a zmrzlou amorfní strukturou.
Libovolná definice
Přestože bylo učiněno několik pokusů o vytvoření jednotného účtu, definice toho, jaké stavy hmoty existují, a bodu, ve kterém se stavy mění, jsou libovolné. Někteří autoři navrhli, že skupenství hmoty je lépe považováno za spektrum mezi pevnou látkou a plazmou, místo aby bylo pevně definováno.
Viz také
- Skryté stavy hmoty
- Klasický prvek
- Fyzika kondenzovaných látek
- Chladicí křivka
- Fáze (hmota)
- Přechlazení
- Přehřátí
|
Na
Z
|
Pevný | Kapalina | Plyn | Plazma |
|---|---|---|---|---|
| Pevný | Tání | Sublimace | ||
| Kapalina | Zmrazení | Vypařování | ||
| Plyn | Depozice | Kondenzace | Ionizace | |
| Plazma | Rekombinace |
Poznámky a reference
externí odkazy
- 2005-06-22, MIT News: Fyzici MIT vytvářejí novou formu hmoty Citat: „... Stali se prvními, kteří vytvořili nový typ hmoty, plyn atomů, který ukazuje vysokoteplotní superfluiditu.“
- 2003-10-10, Science Daily: Metalická fáze pro bosony znamená nový stav hmoty
- 2004-01-15, ScienceDaily: Pravděpodobné objevení nové, supersolidní, fáze hmoty Citat: „... Zjevně jsme poprvé pozorovali pevný materiál s vlastnostmi superfluidu ... ale protože všechny jeho částice jsou ve stejném kvantovém stavu, zůstává pevnou látkou, přestože její částice neustále proudí ... “
- 2004-01-29, ScienceDaily: NIST/University of Colorado Vědci vytvářejí novou formu hmoty: Fermionický kondenzát
- Krátká videa demonstrující stavy hmoty, pevné látky, kapaliny a plyny od prof. JM Murrella z University of Sussex