Сколько на самом деле существует агрегатных состояний вещества и какие они: ученые дают ответ

В повседневной жизни мы можем наблюдать, что окружающая нас материя пребывает в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Возможно, еще со школы вы помните, что есть еще одно состояние вещества – плазма. Но исследования ученых показали, что агрегатных состояний вещества намного больше. До сих пор ученые не пришли к единому мнению о том, какое именно это количество, но на сегодняшний день ученые в лабораторных условиях уже смогли либо доказать существование более 15 агрегатных состояний вещества, либо нашли косвенные доказательства их существования, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Что такое агрегатное состояние вещества?

Агрегатное состояние вещества — это описание состояния любого вещества, которое имеет одинаковые химические и физические свойства. По словам ученых, вещество может изменять свое состояние с помощью фазового перехода. Например, твердый лед, когда тает, становится жидкостью.

4 классических агрегатных состояния вещества

Самыми известными состояниями вещества являются твердое, жидкое, газообразное и плазма. Эти состояния определяются объемом, формой и общими свойствами того или иного вещества. Например, твердые вещества имеют постоянную форму и объем, в то же время жидкие вещества, хотя в основном и имеют постоянный объем, но они принимают форму той емкости, куда помещены.

Что касается газа и плазма, то эти вещества не имеют ни постоянной формы, ни постоянного объема. Разница между газом и плазмой состоит в том, что последняя является электропроводной, производит электрический ток и сильно реагирует на электромагнитные силы.

По словам ученых, и твердые, и жидкие вещества, имеют свои подвиды, которые являются очень своеобразными агрегатными состояниями вещества. Например, такими являются жидкие кристаллы или жидкое стекло.

Еще в 20 веке ученые выяснили, что на самом деле существует больше агрегатных состояний вещества, чем те, которые уже были известны. Но чтобы их обнаружить и изучить необходимо воздействие давления, высоких и низких температур. Таким образом вещества приобретают очень необычные свойства.

Пятое агрегатное состояние вещества

Ученые называют пятым агрегатным состоянием вещества конденсат Бозе-Эйнштейна. Это состояние возникает только в очень разбавленном газе из таких частиц, как бозоны. При этом температура должна быть очень низкой и находится почти на уровне абсолютного нуля – это −273,15 градуса по Цельсию.

В таких условиях газ прекращает вести себя так, как будто он состоит из отдельных частиц, и начинает вести себя как единая макроскопическая квантовая система. Для достижения этого состояния необходима не только сверхнизкая температура, но и сверхнизкая плотность, которая соответствует примерно стотысячной доле плотности воздуха (она составляет примерно 1,2 кг на метр кубический).

Влияние очень низких температур

Если вещество подвергается влиянию сверхнизких температур, то оно становится сверхтекучим. Сверхтекучесть является вторым жидким агрегатным состоянием вещества, когда вещество может течь по поверхности без трения. Например, сверхтекучие вещества могут запросто выбраться из емкостей, в которые их поместили.

Также, по словам ученых, существуют сверхтвердые вещества, которые перемещаются также без трения и сверхпроводники. Последние являются веществами с нулевым электрическим сопротивлением ниже определенной температуры. Вышеуказанные состояния также проявляются под влиянием очень низких температур. Еще одним состоянием вещества называют полярон Ридберга. В этом состоянии в веществе атомы могут находиться внутри других атомов.

Влияние давления

Еще одним агрегатным состоянием вещества является сверхкритическая жидкость. Когда вещество подвергается влиянию очень высоких температур и очень высокого давления, то невозможно определить является ли это вещество жидкость или газом. То есть различия между жидкой и газообразной фазой исчезают. Это и есть сверхкритическая жидкость.

Если увеличить давление на вещество, то можно получить электронно-вырожденное состояние вещества, и из такого вещества, вероятно, состоят ядра звезд белых карликов. В этих звездах электроны находятся в форме вырожденного газа, который является идеальным проводником тепла и ведет себя как твердое тело.

Если увеличить еще больше давление на вещество, то можно получить нейтронно-вырожденное состояние вещества, которое находится только в нейтронных звездах. Здесь протоны и электроны настолько плотно сжаты вместе, что превращаются в нейтроны.

Также ученые указывают на существование еще одного состояния, возникающего под влиянием высочайшего давления, и оно называется кварк-глюонная плазма.

Квантовые свойства

По словам ученых, квантовые свойства также имеют важное значение для определения различных состояний вещества. То, как взаимодействуют такие вещи, как вращение частиц, может привести к появлению разных агрегатных состояний, таких как квантовая спиновая жидкость или спиновой лед.

По словам ученых, в ближайшем будущем будут обнаружены новые состояния вещества и подтверждены те, которые имеют только косвенные доказательства своего существования.

Как уже писал Фокус, ученые создали новую карту распределения темной материи, которая доказывает на самом деле предсказания Альберта Эйнштейна были верны.