Seznam stavů hmoty - List of states of matter - Wikipedia

Stavy hmoty se vyznačují změnami ve vlastnostech hmoty spojenými s vnějšími faktory, jako jsou tlak a teplota. Stavy se obvykle vyznačují diskontinuitou v jedné z těchto vlastností: například zvýšení teploty ledu produkuje diskontinuitu při 0 ° C (32 ° F), když energie jde do fázový přechod, spíše než zvýšení teploty. Klasické stavy hmoty jsou obvykle shrnuty jako: pevný, tekutý, plyn, a plazma. Ve 20. století vedlo zvýšené porozumění exotičtějším vlastnostem hmoty k identifikaci mnoha dalších stavů hmoty, z nichž žádný nebyl pozorován normální podmínky.

Nízkoenergetické stavy

Přírodní stavy

• Pevný: Pevná látka má určitý tvar a hlasitost bez kontejneru. Částice jsou drženy velmi blízko u sebe.
  • Amorfní pevná látka: Pevná látka, ve které neexistuje pořadí vzdálených atomů.
  • Krystalická pevná látka: Pevná látka, ve které jsou atomy, molekuly nebo ionty baleny v pravidelném pořadí.
  • Plastový krystal: Molekulární pevná látka s dlouhým dosahem v pozičním pořadí, ale s molekulami, které si zachovávají rotační svobodu.
  • Kvazi-krystal: Pevná látka, ve které mají polohy atomů pořadí na velkou vzdálenost, ale není to v opakujícím se vzoru.
• Tekutý: Většinou nestlačitelný tekutina. Schopen přizpůsobit se tvaru nádoby, ale zachovává si (téměř) konstantní objem nezávisle na tlaku.
  • Tekutý krystal: Vlastnosti mezi kapalinami a krystaly. Obecně lze říci, že může proudit jako kapalina, ale vykazuje pořadí na velké vzdálenosti.
  • Nenewtonská tekutina: a tekutina to se neřídí Newtonovým zákonem viskozity.
• Plyn: Stlačitelná kapalina. Nejen, že se plyn přizpůsobí tvaru své nádoby, ale také se rozšíří, aby naplnil nádobu.
• Plazma: Zdarma nabité částice, obvykle ve stejném počtu, jako jsou ionty a elektrony. Na rozdíl od plynů může plazma sama generovat magnetická pole a elektrické proudy a silně a kolektivně reagovat elektromagnetické síly. Plazma je na Zemi velmi neobvyklá (s výjimkou ionosféra ), i když se jedná o nejběžnější stav hmoty ve vesmíru.^[1]

Moderní státy

• Superkritická tekutina: Při dostatečně vysokých teplotách a tlacích zmizí rozdíl mezi kapalinou a plynem.
• Vzrušení: aplikace energie na částice, předmět nebo fyzický systém.
• Degenerovat hmotu: hmota pod velmi vysokým tlakem, podporovaná Pauliho princip vyloučení.
  • Elektronem zdegenerovaná hmota: nalezeno uvnitř bílý trpaslík hvězdy. Elektrony zůstávají vázány na atomy, ale jsou schopné se přenášet na sousední atomy.
  • Neutronově zdegenerovaná hmota: nalezen v neutronové hvězdy. Velký gravitační tlak komprimuje atomy tak silně, že elektrony jsou nuceny kombinovat s protony prostřednictvím inverzního beta-rozpadu, což vede k superhusté konglomeraci neutronů. (Normálně volné neutrony mimo atomové jádro bude rozklad s poločasem necelých 15 minut, ale v neutronové hvězdě, stejně jako v jádru atomu, neutrony stabilizují další účinky.)
  • Zvláštní věc: Typ tvarohová hmota které mohou existovat uvnitř některých neutronových hvězd blízko k Tolman – Oppenheimer – Volkoffův limit (přibližně 2–3 sluneční hmoty ). Po vytvoření může být stabilní při nízkoenergetických stavech.
  • Stav Hallova kvantového točení: teoretická fáze, která může připravit půdu pro vývoj elektronických zařízení, která rozptylují méně energie a generují méně tepla. Toto je odvození kvantového Hallova stavu hmoty.
• Kondenzát Bose – Einstein: fáze, ve které velký počet bosony všichni obývají stejně kvantový stav, ve skutečnosti se stává jedinou vlnou / částicemi. Jedná se o nízkoenergetickou fázi, kterou lze vytvořit pouze v laboratorních podmínkách a za velmi nízkých teplot. Musí být blízko nuly Kelvinu, nebo absolutní nula. Satyendra Nath Bose a Albert Einstein předpovídal existenci takového stavu ve dvacátých letech, ale to bylo pozorováno až v roce 1995 Eric Cornell a Carl Wieman.
• Fermionový kondenzát: Podobně jako kondenzát Bose-Einstein, ale složený z fermiony, známý také jako Fermi-Diracův kondenzát. The Pauliho princip vyloučení brání fermionům ve vstupu do stejného kvantového stavu, ale pár fermionů se může chovat jako boson a více takových párů pak může vstoupit do stejného kvantového stavu bez omezení.
• Supravodivost: je fenomén přesně nula elektrický odpor a vyhoštění magnetické pole vyskytující se v určitých materiálech, když chlazený pod charakteristikou kritická teplota. Supravodivost je základní stav mnoha elementárních kovů.
• Super tekutý: Fáze dosažená několika kryogenní kapaliny při extrémní teplotě, při které jsou schopny bez nich proudit tření. Supertekutina může proudit nahoru po straně otevřené nádoby a dolů ven. Umístění superfluidu do rotujícího kontejneru bude mít za následek kvantované víry.
• Supersolid: podobně jako superfluid, supersolid je schopen se pohybovat bez tření, ale zachovává tuhý tvar.
• Kvantová spinová kapalina: Neuspořádaný stav v systému interagujících kvantových otáček, který zachovává svou poruchu na velmi nízké teploty, na rozdíl od jiných neuspořádaných stavů.
• Těžké fermionové materiály: Těžké fermionové materiály nebo silně korelované systémy Fermi tvoří nový stav hmoty, který definuje kvantové fázové přechody, a vykazuje univerzální škálování jeho chování termodynamické, doprava a relaxace vlastnosti. Kvantová spinová kapalina, kvazikrystaly, 2D Fermiho kapaliny, těžký fermion kovy a supravodiče těžkých fermionů může patřit do nového stavu hmoty.
• Kapalina ze síťoviny: Atomy v tomto stavu mají zjevně nestabilní uspořádání, jako kapalina, ale jsou stále konzistentní v celkovém vzoru, jako pevná látka.
• Dropleton: Umělý kvazičástice, tvořící sbírku elektronů a díry uvnitř polovodiče. Dropleton je první známý kvazičástice, která se chová jako kapalina.
• Jahn – Teller metal: Pevná látka, která vykazuje mnoho charakteristik izolátoru, ale v důsledku zkreslené krystalické struktury působí jako vodič. (Experiment nebyl reprodukován a potvrzen jinými vědci.)
• Časové krystaly: Stav hmoty, kdy se objekt může pohybovat i při stavu s nejnižší energií.
• Rydbergův polaron: Stav hmoty, který může existovat pouze při ultranízkých teplotách a skládá se z atomů uvnitř atomů.

Stavy velmi vysoké energie

• Quark – gluonová plazma: Fáze, ve které kvarky stát se svobodným a schopným samostatně se pohybovat (spíše než být neustále vázáni na částice nebo navzájem vázáni v kvantovém zámku, kde vyvíjející síla dodává energii a nakonec tuhne do jiného kvarku) v oceánu gluony (subatomární částice, které přenášejí silná síla který spojuje kvarky dohromady). Může být krátce dosažitelný v urychlovače částic nebo případně uvnitř neutronové hvězdy.
  • Až 10⁻³⁶ sekund po Velký třesk, hustota energie vesmíru byla tak vysoká, že čtyři přírodní síly – silný, slabý, elektromagnetické, a gravitační - jsou považovány za sjednocené do jediné síly. Stav hmoty v této době není znám. Jak se vesmír rozpínal, teplota a hustota klesala a gravitační síla se oddělovala, což je proces zvaný lámání symetrie.
  • Až 10⁻¹² sekund po Velký třesk, většina vědců si myslí, že silné, slabé a elektromagnetické síly byly sjednoceny. Stav hmoty v této době není znám.

Reference