Твердое тело, жидкость, газ: о каких агрегатных состояниях материи нам не рассказывали в школе
Москва, 14:45, 07 Ноя 2020, редакция FTimes.ru, автор Евгений Омельченко.
Еще со школьных уроков физики каждый из нас помнит, что любое вещество может находиться в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. При более углубленном изучении окажется, что существует еще и плазма. Однако и на этом список агрегатных состояний веществ не заканчивается. В каких еще формах может находиться материя?
В школе нам говорили о твердых телах, жидкостях и газах
Классический урок физики. Учитель говорит о том, что любое тело, имеющее массу и положение в пространстве, принято считать материей. Материя состоит из атомов, которые создаются из нейтронов, протонов и электронов. При этом, сами атомы могут объединяться в структурные образования, называемые молекулами. Химическая энергия удерживает молекулы и атомы вместе.
В общем-то, эти истины знает каждый, кто не прогуливал уроки физики и химии в школе. Однако вряд ли учителя на школьных занятиях рассказывают о том, что кроме четырех привычных состояний, материя может находиться в состоянии некоего конденсата Бозе-Эйнштейна и конденсата цветного стекла. Но обо всем по порядку.
Как ведут себя разные тела
Когда атомы и молекулы плотно соединяются вместе, формируется твердое тело. В нем частицы двигаются мало, хотя электроны все же находятся в постоянном движении. У частиц в твердом теле низкий показатель кинетической энергии. За счет этих свойств материя в твердом состоянии обладает определенной массой и объемом, а также не принимает форму той ёмкости, в которую помещается.
В жидкостях атомы располагаются менее плотно, они обтекают друг друга, за счет чего вещество в жидком состоянии получает способность изменять свою форму. Таким образом жидкость обладает свойством четко повторять форму того сосуда, в которое она помещается. Еще она сжимается с невероятным трудом.
Газообразные вещества обладают высоким уровнем кинетической энергии за счет большого пространства между частицами. Поэтому газ не может принять определенную форму, и нельзя установить его объем. Только если ограничить газообразные частицы, они начнут расширяться, заполняя емкость. В противном случае газ продолжит расширяться до бесконечности.
Плазма
Что касается веществ в форме плазмы, то на Земле они встречаются довольно редко. При этом плазма является самым распространенным агрегатным состоянием в космосе, ведь звезды представляют собой раскаленные плазменные сферы. Плазма являет собой ионизированный газ, в котором частицы обладают фантастически высокой кинетической энергией.
Конденсат Бозе-Эйнштейна
В 1995-м году физики смогли создать конденсат Бозе-Эйнштейна (BEC). Исследователи Эрик Корнел и Карл Вейман при помощи лазеров и магнитов охладили рубидий почти до абсолютного нуля. На низкой температуре молекулы в материи фактически перестают двигаться. Атомы «слиплись» друг с другом, образовав единый суператом. Таким образом, BEC становится переходным состоянием материи, которое можно описать как сверхтекучую жидкость. Предполагается, что материя в червоточинах находится именно в таком состоянии.
Конденсат цветного стекла
Физики не остановились и в 2019-м году заявили об открытии шестого агрегатного состояния материи. Так же как и BEC, существование конденсата цветного стекла было доказано еще Альбертом Эйнштейном, но на тот момент ему не хватило ресурсов, чтобы практически получить их.
Конденсат цветного стекла получается при слипании субатомного «клея» — глюонов, которые при критическом уровне ускорения начинают соединяться. При перенасыщении глюонами материя начинает вести себя настолько необычным образом, что физики по-прежнему не могут установить закономерности её поведения.
В целом же, в мире может существовать еще немало особых состояний материи, которые человечество пока не в состоянии получить и изучить. Так что настало время переписать школьные учебники и рассказывать учащимся о шести агрегатных состояниях материи. Надеемся, что просвещенные учителя физики уже это делают.
