Состояние вопроса

В физике , состояние материи является одним из различных форм , в которых материя может существовать. В повседневной жизни можно наблюдать четыре состояния вещества: твердое , жидкое , газообразное и плазменное . Известно, что существует много промежуточных состояний, таких как жидкий кристалл , а некоторые состояния существуют только в экстремальных условиях, таких как конденсаты Бозе-Эйнштейна , нейтронно-вырожденная материя и кварк-глюонная плазма , которые возникают, соответственно, только в экстремальных ситуациях. холод, чрезвычайная плотность и чрезвычайно высокая энергия. Полный список всех экзотических состояний материи см.список состояний материи .

Четыре общих состояния материи. По часовой стрелке сверху слева они представляют собой твердое тело, жидкость, плазму и газ, представленные ледяной скульптурой , каплей воды, электрической дугой от катушки Тесла и воздухом вокруг облаков соответственно.

Исторически различие проводится на основе качественных различий в свойствах. Материя в твердом состоянии сохраняет фиксированный объем и форму, при этом составляющие частицы ( атомы , молекулы или ионы ) сближаются и фиксируются на месте. Вещество в жидком состоянии сохраняет фиксированный объем, но имеет переменную форму, которая адаптируется к своему контейнеру. Его частицы все еще находятся близко друг к другу, но свободно перемещаются. Вещество в газообразном состоянии имеет переменный объем и форму, адаптируясь к тому, чтобы соответствовать своему контейнеру. Его частицы не расположены близко друг к другу и не закреплены на месте. Материя в состоянии плазмы имеет переменный объем и форму и содержит нейтральные атомы, а также значительное количество ионов и электронов, которые могут свободно перемещаться.

Термин фаза иногда используется как синоним состояния вещества, но система может содержать несколько несмешивающихся фаз одного и того же состояния вещества.

Твердый

Кристаллическое твердое тело: изображение титаната стронция с атомным разрешением . Более яркие атомы - это стронций, а более темные - титан .

В твердом теле составляющие частицы (ионы, атомы или молекулы) плотно упакованы вместе. Эти силы между частицами настолько сильные , что частицы не могут свободно перемещаться , но могут только вибрировать. В результате твердое тело имеет устойчивую, определенную форму и определенный объем. Твердые тела могут изменять свою форму только под действием внешней силы, например, при разрыве или разрезании.

В кристаллических твердых телах частицы (атомы, молекулы или ионы) упакованы в регулярно упорядоченный повторяющийся узор. Существуют различные кристаллические структуры , и одно и то же вещество может иметь более одной структуры (или твердой фазы). Например, железо имеет объемно-центрированную кубическую структуру при температурах ниже 912 ° C (1674 ° F) и гранецентрированную кубическую структуру между 912 и 1394 ° C (2541 ° F). Лед имеет пятнадцать известных кристаллических структур или пятнадцать твердых фаз, которые существуют при различных температурах и давлениях. [1]

Стекла и другие некристаллические аморфные твердые тела без дальнего порядка не являются основными состояниями теплового равновесия ; поэтому ниже они описаны как неклассические состояния вещества.

Твердые вещества можно преобразовать в жидкости путем плавления, а жидкости можно преобразовать в твердые тела путем замораживания. Твердые вещества также могут напрямую превращаться в газы в процессе сублимации , а газы могут также напрямую превращаться в твердые тела в результате осаждения .

Жидкость

Структура классической одноатомной жидкости. У атомов много ближайших соседей в контакте, но дальний порядок отсутствует.

Жидкость - это почти несжимаемая жидкость, которая соответствует форме своего сосуда, но сохраняет (почти) постоянный объем независимо от давления. Объем определен, если температура и давление постоянны. Когда твердое тело нагревается выше точки плавления , оно становится жидким, учитывая, что давление выше тройной точки вещества. Межмолекулярные (или межатомные, или межионные) силы по-прежнему важны, но у молекул достаточно энергии, чтобы двигаться относительно друг друга, и структура подвижна. Это означает, что форма жидкости не определена, а определяется ее емкостью. Объем обычно больше, чем у соответствующего твердого вещества, наиболее известным исключением является вода , H 2 O. Самая высокая температура, при которой может существовать данная жидкость, является ее критической температурой . [2]

Газ

Промежутки между молекулами газа очень большие. Молекулы газа имеют очень слабые связи или вообще не связаны. Молекулы в «газе» могут двигаться свободно и быстро.

Газ - это сжимаемая жидкость. Мало того, что газ будет соответствовать форме своего контейнера, он также расширится, чтобы заполнить контейнер.

В газе молекулы обладают достаточной кинетической энергией, поэтому влияние межмолекулярных сил невелико (или равно нулю для идеального газа ), а типичное расстояние между соседними молекулами намного больше, чем размер молекулы. Газ не имеет определенной формы или объема, но занимает весь контейнер, в котором он заключен. Жидкость может быть преобразована в газ путем нагревания при постоянном давлении до точки кипения или же путем снижения давления при постоянной температуре.

При температурах ниже его критической температуры газ также называют паром , и его можно сжижать только путем сжатия без охлаждения. Пар может находиться в равновесии с жидкостью (или твердым телом), и в этом случае давление газа равно давлению пара жидкости (или твердого тела).

Сверхкритической жидкости (SCF) представляет собой газ, температура и давление выше критической температуры и критического давления соответственно. В этом состоянии исчезает различие между жидкостью и газом. Сверхкритическая жидкость имеет физические свойства газа, но ее высокая плотность в некоторых случаях придает свойства растворителя, что приводит к полезным применениям. Например, сверхкритический диоксид углерода используется для извлечения кофеина при производстве кофе без кофеина . [3]

Плазма

В плазме электроны отрываются от своих ядер, образуя электронное «море». Это дает ему возможность проводить электричество.

Как и газ, плазма не имеет определенной формы или объема. В отличие от газов, плазма электропроводна, создает магнитные поля и электрические токи и сильно реагирует на электромагнитные силы. Положительно заряженные ядра плавают в «море» свободно движущихся диссоциированных электронов, подобно тому, как такие заряды существуют в проводящем металле, где это электронное «море» позволяет материи в состоянии плазмы проводить электричество.

Газ обычно превращается в плазму одним из двух способов, например, либо из-за огромной разницы напряжений между двумя точками, либо путем воздействия на него чрезвычайно высоких температур. Нагревание вещества до высоких температур заставляет электроны покидать атомы, в результате чего появляются свободные электроны. Это создает так называемую частично ионизированную плазму. При очень высоких температурах, таких как те, что присутствуют в звездах, предполагается, что по существу все электроны «свободны», и что плазма очень высоких энергий - это, по сути, голые ядра, плавающие в море электронов. При этом образуется так называемая полностью ионизированная плазма.

Состояние плазмы часто понимают неправильно, и хотя оно не существует свободно в нормальных условиях на Земле, оно довольно часто генерируется либо молнией , электрическими искрами , флуоресцентными лампами , неоновыми огнями или плазменными телевизорами . В коронном Солнце , некоторые виды пламени , и звезды являются примерами освещаемого вещества в состоянии плазмы.

Эта диаграмма иллюстрирует переходы между четырьмя фундаментальными состояниями материи.

Состояние вещества также характеризуется фазовыми переходами . Фазовый переход указывает на изменение структуры и может быть распознан по резкому изменению свойств. Отдельное состояние вещества можно определить как любой набор состояний, отличающийся от любого другого набора состояний фазовым переходом . Можно сказать, что вода имеет несколько различных твердых состояний. [4] Появление сверхпроводимости связано с фазовым переходом, поэтому существуют сверхпроводящие состояния. Точно так же ферромагнитные состояния разграничиваются фазовыми переходами и обладают отличительными свойствами. Когда изменение состояния происходит поэтапно, промежуточные стадии называются мезофазами . Такие фазы использовались благодаря внедрению жидкокристаллической технологии. [5] [6]

Состояние или фаза данного набора материи может изменяться в зависимости от условий давления и температуры , переходя в другие фазы по мере того, как эти условия меняются в пользу их существования; например, твердое тело переходит в жидкость при повышении температуры. Вблизи абсолютного нуля вещество существует как твердое тело . Когда к этому веществу добавляется тепло, оно плавится в жидкость при температуре плавления , кипит в газ при температуре кипения , и при достаточно высоком нагреве переходит в состояние плазмы, в котором электроны получают такую ​​энергию, что покидают свои родительские атомы.

Формы материи, которые не состоят из молекул и организованы разными силами, также могут считаться разными состояниями материи. Примеры - сверхтекучая жидкость (например, фермионный конденсат ) и кварк-глюонная плазма .

В химическом уравнении состояние вещества химических веществ может быть показано как (я) для твердого вещества, (l) для жидкости и (g) для газа. Водный раствор обозначается (водно). Материя в состоянии плазмы редко (если вообще используется) в химических уравнениях, поэтому нет стандартного символа для ее обозначения. В редких уравнениях, в которых используется плазма, она обозначается как (p).

Стекло

Regular hexagonal pattern of Si and O atoms, with a Si atom at each corner and the O atoms at the centre of each side.
Схематическое изображение стеклообразной формы со случайной сеткой (слева) и упорядоченной кристаллической решетки (справа) идентичного химического состава.

Стекло - это некристаллический или аморфный твердый материал, который проявляет стеклование при нагревании до жидкого состояния. Стекла могут быть изготовлены из самых разных классов материалов: неорганических сеток (например, оконных стекол из силиката с добавками), металлических сплавов, ионных расплавов, водных растворов, молекулярных жидкостей и полимеров. Термодинамически стекло находится в метастабильном состоянии по отношению к своему кристаллическому аналогу. А вот конверсия практически равна нулю.

Кристаллы с некоторой степенью беспорядка

Пластик кристалл представляет собой молекулярный твердое вещество с дальним позиционным порядком , но с молекулами составляющих подпорной свободой вращения; в ориентационном стекле эта степень свободы заморожена в закаленном неупорядоченном состоянии.

Точно так же в спиновом стекле замораживается магнитный беспорядок.

Состояния жидкого кристалла

Состояния жидкого кристалла обладают промежуточными свойствами между подвижными жидкостями и упорядоченными твердыми телами. Как правило, они могут течь как жидкость, но с дальним порядком. Например, нематическая фаза состоит из длинных стержнеобразных молекул, таких как пара-азоксианизол , который является нематиком в диапазоне температур 118–136 ° C (244–277 ° F). [7] В этом состоянии молекулы текут, как в жидкости, но все они указывают в одном направлении (в пределах каждой области) и не могут свободно вращаться. Подобно кристаллическому твердому телу, но в отличие от жидкости, жидкие кристаллы реагируют на поляризованный свет.

Другие типы жидких кристаллов описаны в основной статье об этих состояниях. Некоторые типы имеют технологическое значение, например, в жидкокристаллических дисплеях .

Магнитно упорядоченный

Атомы переходных металлов часто имеют магнитные моменты из-за чистого спина электронов, которые остаются неспаренными и не образуют химических связей. В некоторых твердых телах магнитные моменты на разных атомах упорядочены и могут образовывать ферромагнетик, антиферромагнетик или ферримагнетик.

В ферромагнетике - например, в твердом железе - магнитный момент каждого атома ориентирован в одном направлении (в пределах магнитного домена ). Если домены также выровнены, твердое тело представляет собой постоянный магнит , который является магнитным даже в отсутствие внешнего магнитного поля . Намагниченность исчезает , когда магнит нагревается до точки Кюри , которая для железа составляет 768 ° С (1414 ° F).

АФМ имеет две сети равных и противоположных магнитных моментов, которые компенсируют друг друга , так что результирующая намагниченность равна нулю. Например, в оксиде никеля (II) (NiO) половина атомов никеля имеет моменты, ориентированные в одном направлении, а половина - в противоположном направлении.

В ферримагнетике две сети магнитных моментов противоположны, но не равны, так что компенсация является неполной и имеется ненулевая суммарная намагниченность. Примером является магнетит (Fe 3 O 4 ), который содержит ионы Fe 2+ и Fe 3+ с разными магнитными моментами.

Квантовой спиновой жидкости (QSL) представляет собой неупорядоченное состояние в системе взаимодействующих квантовых спинов , которая сохраняет свое расстройство до очень низких температур, в отличие от других неупорядоченных состояний. Это не жидкость в физическом смысле, а твердое тело, магнитный порядок которого по своей природе неупорядочен. Название «жидкость» связано с аналогией с молекулярным беспорядком в обычной жидкости. КСЛ не является ни ферромагнетиком , где магнитные домены параллельны, ни антиферромагнетиком , где магнитные домены антипараллельны; вместо этого магнитные домены ориентированы случайным образом. Это может быть реализовано, например, с помощью геометрически нарушенных магнитных моментов, которые не могут быть одинаково параллельными или антипараллельными. При охлаждении и переходе в состояние домен должен «выбрать» ориентацию, но если возможные состояния близки по энергии, одно из них будет выбрано случайным образом. Следовательно, несмотря на сильный ближний порядок, дальний магнитный порядок отсутствует.

С микрофазой

Блок-сополимер СБС в ПЭМ

Сополимеры могут подвергаться микрофазному разделению с образованием разнообразного набора периодических наноструктур, как показано в примере блок-сополимера стирола, бутадиена и стирола, показанного справа. Микрофазовое разделение можно понять по аналогии с разделением фаз между маслом и водой. Из-за химической несовместимости блоков блок-сополимеры претерпевают аналогичное фазовое разделение. Однако, поскольку блоки ковалентно связаны друг с другом, они не могут макроскопически расслаиваться, как вода и масло, и поэтому вместо этого блоки образуют структуры нанометрового размера . В зависимости от относительной длины каждого блока и общей блочной топологии полимера может быть получено множество морфологий, каждая из которых имеет свою собственную фазу вещества.

Ионные жидкости также демонстрируют микрофазовое разделение. Анион и катион не обязательно совместимы и в противном случае могли бы расслоиться, но притяжение электрического заряда препятствует их разделению. Их анионы и катионы, по-видимому, диффундируют внутри разделенных на отсеки слоев или мицелл, а не свободно, как в однородной жидкости. [8]

Сверхтекучая

Жидкий гелий в сверхтекучей фазе ползет по стенкам стакана пленкой Роллина и в конечном итоге капает из стакана.

Близко к абсолютному нулю некоторые жидкости образуют второе жидкое состояние, описываемое как сверхтекучее, потому что оно имеет нулевую вязкость (или бесконечную текучесть, т. Е. Течет без трения). Это было обнаружено в 1937 году для гелия , который образует сверхтекучую среду при температуре ниже лямбда 2,17 К (-270,98 ° C; -455,76 ° F). В этом состоянии он попытается «вылезти» из контейнера. [9] Он также имеет бесконечную теплопроводность, поэтому в сверхтекучей жидкости не может образоваться температурный градиент . Размещение сверхтекучей жидкости во вращающемся контейнере приведет к квантованным вихрям .

Эти свойства объясняются теорией, согласно которой обычный изотоп гелий-4 образует конденсат Бозе – Эйнштейна (см. Следующий раздел) в сверхтекучем состоянии. Совсем недавно сверхтекучие фермионные конденсаты образовывались при еще более низких температурах из-за редких изотопов гелия-3 и лития-6 . [10]

Конденсат Бозе – Эйнштейна

Скорость в газе рубидия при его охлаждении: слева исходный материал, справа конденсат Бозе – Эйнштейна.

В 1924 году Альберт Эйнштейн и Сатьендра Нат Бозе предсказали «конденсат Бозе – Эйнштейна» (БЭК), который иногда называют пятым состоянием материи. В БЭК вещество перестает вести себя как независимые частицы и коллапсирует в единое квантовое состояние, которое можно описать единой однородной волновой функцией.

В газовой фазе конденсат Бозе – Эйнштейна долгие годы оставался непроверенным теоретическим предсказанием. В 1995 году исследовательские группы Эрика Корнелла и Карла Вимана из JILA в Университете Колорадо в Боулдере экспериментально получили первый такой конденсат. Конденсат Бозе – Эйнштейна «холоднее» твердого тела. Это может произойти, когда атомы имеют очень похожие (или одинаковые) квантовые уровни при температурах, очень близких к абсолютному нулю , -273,15 ° C (-459,67 ° F).

Фермионный конденсат

Фермионная конденсат аналогичен конденсату Бозе-Эйнштейна , но состоит из фермионов . Принцип исключения Паули не позволяет фермионам входить в одно и то же квантовое состояние, но пара фермионов может вести себя как бозон, и несколько таких пар могут входить в одно и то же квантовое состояние без ограничений.

Молекула Ридберга

Одним из метастабильных состояний сильно неидеальной плазмы являются конденсаты возбужденных атомов . Эти атомы также могут превращаться в ионы и электроны, если они достигают определенной температуры. В апреле 2009 года , Природа сообщила о создании молекул Ридберга из атома Ридберга и основное состояние атома, [11] , подтверждающий , что такое состояние материи может существовать. [12] Эксперимент проводился с использованием ультрахолодных атомов рубидия .

Квантовое состояние Холла

Состояние квантового эффекта Холла приводит к появлению квантованного холловского напряжения , измеренного в направлении , перпендикулярном к текущему потоку. Квантового спинового Холла состояние представляет собой теоретическую фаза , которая может проложить путь для развития электронных устройств , которые рассеивают меньше энергии и генерируют меньше тепла. Это производное квантового холловского состояния материи.

Фотонная материя

Фотонная материя - это явление, при котором фотоны, взаимодействующие с газом, приобретают кажущуюся массу и могут взаимодействовать друг с другом, даже образуя фотонные «молекулы». Источником массы является массивный газ. Это контрастирует с фотонами, движущимися в пустом пространстве, которые не имеют массы покоя и не могут взаимодействовать.

Капелька

«Квантовый туман» электронов и дырок, которые текут друг вокруг друга и даже колеблются, как жидкость, а не существуют как отдельные пары. [13]

Вырожденная материя

Под чрезвычайно высоким давлением, как в ядрах мертвых звезд, обычная материя претерпевает переход в серию экзотических состояний материи, известных под общим названием вырожденная материя , которые поддерживаются в основном квантово-механическими эффектами. В физике «вырожденный» относится к двум состояниям, которые имеют одинаковую энергию и, следовательно, взаимозаменяемы. Вырожденная материя поддерживается принципом исключения Паули , который не позволяет двум фермионным частицам занимать одно и то же квантовое состояние. В отличие от обычной плазмы, вырожденная плазма мало расширяется при нагревании, потому что импульсных состояний просто не остается. Следовательно, вырожденные звезды коллапсируют до очень высокой плотности. Более массивные вырожденные звезды меньше, потому что сила гравитации увеличивается, но давление не увеличивается пропорционально.

Электронно-вырожденное вещество находится внутри белых карликов . Электроны остаются связанными с атомами, но могут переходить к соседним атомам. Нейтронно-вырожденное вещество находится в нейтронных звездах . Огромное гравитационное давление сжимает атомы настолько сильно, что электроны вынуждены объединяться с протонами посредством обратного бета-распада, что приводит к сверхплотному скоплению нейтронов. Обычно свободные нейтроны вне ядра атома распадаются с периодом полураспада чуть менее 15 минут, но в нейтронной звезде распад происходит за счет обратного распада. Холодное вырожденное вещество также присутствует на таких планетах, как Юпитер, и в еще более массивных коричневых карликах , у которых, как ожидается, будет ядро ​​с металлическим водородом . Из-за вырождения более массивные коричневые карлики не намного больше. В металлах электроны можно смоделировать как вырожденный газ, движущийся в решетке невырожденных положительных ионов.

Кварковая материя

В обычном холодном веществе кварки , фундаментальные частицы ядерной материи, удерживаются сильным взаимодействием в адронах , состоящих из 2–4 кварков, таких как протоны и нейтроны. Кварковая материя или квантово-хромодинамическая (КХД) материя - это группа фаз, в которых преодолевается сильное взаимодействие, и кварки деконферируются и могут свободно двигаться. Фазы кварковой материи возникают при чрезвычайно высоких плотностях или температурах, и нет известных способов получения их в равновесии в лаборатории; в обычных условиях любая образовавшаяся кварковая материя немедленно подвергается радиоактивному распаду.

Странная материя - это тип кварковой материи, которая, как предполагается, существует внутри некоторых нейтронных звезд, близких к пределу Толмена – Оппенгеймера – Волкова (примерно 2–3 массы Солнца ), хотя прямых доказательств ее существования нет. В странной материи часть доступной энергии проявляется в виде странных кварков , более тяжелого аналога обычного нижнего кварка . После образования он может быть стабильным в состояниях с более низкой энергией, хотя это неизвестно.

Кварк-глюонная плазма - это очень высокотемпературная фаза, в которой кварки становятся свободными и могут двигаться независимо, а не постоянно связаны в частицы, в море глюонов , субатомных частиц, которые передают сильную силу , связывающую кварки вместе. Это аналогично освобождению электронов от атомов в плазме. Это состояние на короткое время достигается при столкновении тяжелых ионов чрезвычайно высоких энергий в ускорителях частиц и позволяет ученым наблюдать свойства отдельных кварков, а не только теоретизировать. Кварк-глюонная плазма была открыта в ЦЕРНе в 2000 году. В отличие от плазмы, которая течет как газ, взаимодействия внутри КГП сильные, и она течет как жидкость.

Предполагается, что при высоких плотностях, но относительно низких температурах кварки образуют кварковую жидкость, природа которой в настоящее время неизвестна. Он образует отчетливую фазу с фиксированным цветом и вкусом (CFL) при еще более высоких плотностях. Эта фаза является сверхпроводящей для цветного заряда. Эти фазы могут встречаться в нейтронных звездах, но в настоящее время они являются теоретическими.

Цветно-стеклянный конденсат

Конденсат цветного стекла - это тип вещества, которое, согласно теории, существует в атомных ядрах, движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Согласно теории относительности Эйнштейна, высокоэнергетическое ядро ​​кажется сжатым или сжатым по длине в направлении своего движения. В результате глюоны внутри ядра кажутся неподвижному наблюдателю как «глюонная стена», движущаяся со скоростью, близкой к скорости света. Видно, что при очень высоких энергиях плотность глюонов в этой стенке сильно возрастает. В отличие от кварк-глюонной плазмы, образующейся при столкновении таких стенок, конденсат цветного стекла описывает сами стенки и является внутренним свойством частиц, которое можно наблюдать только в условиях высоких энергий, таких как на RHIC и, возможно, при а также Большой адронный коллайдер.

Различные теории предсказывают новые состояния вещества при очень высоких энергиях. Неизвестное состояние создало барионную асимметрию во Вселенной, но об этом мало что известно. В теории струн , А Хагедорн температура прогнозируется суперструнах при температуре около 10 30 К, где суперструны обильно производится. При температуре Планка (10 32 К) гравитация становится значительной силой между отдельными частицами. Никакая современная теория не может описать эти состояния, и они не могут быть получены с помощью каких-либо предсказуемых экспериментов. Однако эти состояния важны в космологии, потому что Вселенная могла пройти через эти состояния во время Большого взрыва .

Гравитационная сингулярность предсказывается ОТО существовать в центре черной дыры является не фазой материи; это вовсе не материальный объект (хотя масса-энергия вещества способствовала его созданию), а скорее свойство пространства-времени . Поскольку пространство-время там разрушается, сингулярность следует рассматривать не как локализованную структуру, а как глобальную топологическую особенность пространства-времени. [14] Утверждалось, что элементарные частицы принципиально не материальны, но являются локализованными свойствами пространства-времени. [15] В квантовой гравитации сингулярности могут фактически отмечать переходы в новую фазу материи. [16]

Сверхтвердый

Сверхтвердое тело - это пространственно упорядоченный материал (то есть твердое тело или кристалл) со сверхтекучими свойствами. Подобно сверхтекучей жидкости, сверхтвердое тело может двигаться без трения, но сохраняет жесткую форму. Хотя супертвердое тело является твердым телом, оно проявляет так много характерных свойств, отличных от других твердых тел, что многие утверждают, что это другое состояние вещества. [17]

Струнно-чистая жидкость

В жидкости, состоящей из струн-сеток, атомы имеют явно нестабильное расположение, как жидкость, но по-прежнему имеют постоянный общий узор, как твердое тело. В нормальном твердом состоянии атомы вещества выстраиваются в сетку, так что спин любого электрона противоположен спину всех электронов, касающихся его. Но в жидкости, состоящей из струнных сеток, атомы расположены по некоторому шаблону, который требует, чтобы у некоторых электронов были соседи с одинаковым спином. Это приводит к любопытным свойствам, а также поддерживает некоторые необычные предположения о фундаментальных условиях самой Вселенной.

Суперстекло

Сверхстекло - это фаза вещества, характеризующаяся одновременно сверхтекучестью и замороженной аморфной структурой.

Хотя было предпринято множество попыток создать единое определение состояний материи, в конечном итоге большая часть определений состояний материи определяется произвольно . Жесткие определения того, какие состояния материи существуют, и точка, в которой состояния изменяются, определяется произвольно. [18] [19]

Фундаментальное изменение состояния, как видно, когда объект меняет свое состояние, - это изменение энергии ( тепла, как определено как работа в физике) материи, что означает, что она быстрее рассеивается из точки ; однако точка, в которой изменяется состояние материи и сколько состояний существует, определяется в значительной степени произвольно. [20] Другие предположили, что состояния материи лучше рассматривать как спектр между твердым телом и плазмой, а не как строго определенные. [21]

  • Скрытые состояния материи
  • Классический элемент
  • Физика конденсированного состояния
  • Кривая охлаждения
  • Фаза (материя)
  • Переохлаждение
  • Перегрев
"> Воспроизвести медиа
Таяние кубиков льда показывает изменение состояния
Фазовые переходы вещества (
  • v
  • т
  • е
)
basicК
Твердый Жидкость Газ Плазма
Из Твердый Плавление Сублимация
Жидкость Замораживание Испарение
Газ Осаждение Конденсация Ионизация
Плазма Рекомбинация

  1. ^ М. Вахаб (2005). Физика твердого тела: структура и свойства материалов . Альфа-наука. С. 1–3. ISBN  978-1-84265-218-3.
  2. ^ Ф. Уайт (2003). Механика жидкости . Макгроу-Хилл. п. 4. ISBN 978-0-07-240217-9.
  3. ^ Дж. Туррелл (1997). Газовая динамика: теория и приложения . Джон Вили и сыновья. С. 3–5. ISBN 978-0-471-97573-1.
  4. ^ М. Чаплин (20 августа 2009 г.). «Диаграмма водной фазы» . Структура воды и наука . Архивировано 3 марта 2016 года . Проверено 23 февраля 2010 года .
  5. ^ Д.Л. Гудштейн (1985). Состояния материи . Дувр Феникс . ISBN 978-0-486-49506-4.
  6. ^ А.П. Саттон (1993). Электронная структура материалов . Оксфордские научные публикации. С. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
  7. ^ Shao, Y .; Зерда, TW (1998). «Фазовые переходы жидких кристаллов ПАК в ограниченных геометриях». Журнал физической химии B . 102 (18): 3387–3394. DOI : 10.1021 / jp9734437 .
  8. ^ Альварес, VH; Dosil, N .; Gonzalez-Cabaleiro, R .; Mattedi, S .; Мартин-Пастор, М .; Иглесиас М. и Наваза Дж. М.: Ионные жидкости Бренстеда для устойчивых процессов: синтез и физические свойства. Журнал химических и технических данных 55 (2010), Nr. 2, S. 625–632. DOI : 10.1021 / je900550v 10,1021 / je900550v
  9. ^ Дж. Р. Минкель (20 февраля 2009 г.). «Странно, но факт: сверхтекучий гелий может взбираться по стенам» . Scientific American . Архивировано 19 марта 2011 года . Проверено 23 февраля 2010 года .
  10. ^ Л. Валигра (22 июня 2005 г.). «Физики Массачусетского технологического института создают новую форму материи» . MIT News . Архивировано 11 декабря 2013 года . Проверено 23 февраля 2010 года .
  11. ^ В. Бендковский; и другие. (2009). "Наблюдение за молекулами Ридберга сверхдальнего радиуса действия". Природа . 458 (7241): 1005–1008. Bibcode : 2009Natur.458.1005B . DOI : 10,1038 / природа07945 . PMID  19396141 . S2CID  4332553 .
  12. ^ В. Гилл (23 апреля 2009 г.). «Впервые в мире по странной молекуле» . BBC News . Архивировано 1 июля 2009 года . Проверено 23 февраля 2010 года .
  13. ^ Лунц, Стивен (3 января 2014 г.). «Обнаружено новое состояние материи» . IFLScience . Архивировано 16 апреля 2017 года . Проверено 16 апреля 2017 года .
  14. ^ Лам, Винсент (2008). «Глава 6: Структурные аспекты пространственно-временных сингулярностей». В Dieks, Деннис (ред.). Онтология пространства-времени II . Эльзевир. С. 111–131. ISBN 978-0-444-53275-6.
  15. ^ Дэвид Чалмерс; Дэвид Мэнли; Райан Вассерман (2009). Метаметафизика: новые очерки основ онтологии . Издательство Оксфордского университета. С. 378–. ISBN 978-0-19-954604-6. Архивировано 17 сентября 2014 года.
  16. ^ Орити, Даниэле (2011). «О глубине квантового пространства». arXiv : 1107.4534 [ Physics.pop -ph ].
  17. ^ Г. Мурти; и другие. (1997). "Сверхтекучие жидкости и сверхтвердые тела на фрустрированных двумерных решетках". Physical Review B . 55 (5): 3104. arXiv : cond-mat / 9607217 . Bibcode : 1997PhRvB..55.3104M . DOI : 10.1103 / PhysRevB.55.3104 . S2CID  119498444 .
  18. ^ Ф. Дункан М. Холдейн; и другие. (1991). «Дробная статистика в произвольных измерениях: обобщение принципа Паули» (PDF) . Письма с физическим обзором . 67 (8): 948.
  19. ^ M. Sánchez-Barquilla, REF Silva, J. Feist1 и др. (2020). «Кумулянтное расширение для рассмотрения взаимодействия света и вещества в произвольных структурах материала» (PDF) . ArXiv . 2 : 2.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  20. ^ Castleman, AW; Кизи, Р.Г. (1988). «Газофазные кластеры: охват состояний материи» . Наука . 241 (4861): 36–42. ISSN  0036-8075 .
  21. ^ https://www.researchgate.net/profile/Shota-Nunomura-2/publication/7950706_Wave_Spectra_in_Solid_and_Liquid_Complex_Dusty_Plasmas/links/545cd5810cf27487b44d40eplexc/Wave-ySpectra-Dusty-Solid-df

  • 2005-06-22, Новости Массачусетского технологического института: Физики Массачусетского технологического института создают новую форму материи. Читат: «... Они стали первыми, кто создал новый тип материи, газ из атомов, который показывает высокотемпературную сверхтекучесть».
  • 2003-10-10, Science Daily: металлическая фаза для бозонов подразумевает новое состояние материи
  • 2004-01-15, ScienceDaily: Вероятное открытие новой сверхтвердой фазы вещества. Читат: «... Очевидно, мы впервые наблюдали твердый материал с характеристиками сверхтекучей жидкости ... но потому что все его частицы находятся в идентичном квантовом состоянии, он остается твердым, даже если составляющие его частицы непрерывно текут ... "
  • 2004-01-29, ScienceDaily: Ученые NIST / Университета Колорадо создают новую форму материи: фермионный конденсат
  • Короткие видеоролики, демонстрирующие состояния материи, твердых тел, жидкостей и газов, подготовленные профессором Дж. М. Мюрреллом, Университет Сассекса.