מוצק, נוזלי, גז ... אלה מצבי החומר שאנו מכירים היטב, אבל מה גורם למצב של עניין? והאם יש מצבים אחרים של חומר?
מכיוון שאנשים הבחינו לראשונה ביניהם, מצבים של החומר הוגדרו על ידי התנהלות העניין, בכמויות גדולות; כך שלמוצק היה צורה קבועה (ונפח), נוזל נפח קבוע (אך שינה צורה כך שיתאים למכל בו היה), וגז התפשט למלא את המיכל שלו. ברגע שהבנו שהחומר מורכב מאטומים (ומולקולות), מצבי החומר נבדלו על ידי אופן התנהגות המולקולות (או האטומים באלמנט): במוצקים הם שניהם קרובים זה לזה ובסידור קבוע (למשל גבישים), בנוזלים הסמוכים להם אך הסידור אינו קבוע, ובגזים שאינם קרובים אליו (כך שלא קיים סידור מסוים).
אבל מה עם פלזמה? סורטה כמו גז - כך שהוא ממלא כל מיכל שהוא נמצא בו, הוא גז - אבל לא (היונים והאלקטרונים מקיימים אינטראקציה בדרכים שונות לחלוטין, בפלזמה, מאשר מולקולות (או אטומים) במוצק, נוזל או גז) ). מכאן שפלזמה היא המצב הרביעי של החומר.
הדברים הסתבכו מעט יותר כשמדענים חקרו את החומר בזהירות רבה יותר.
לדוגמא, אם אתה מחמם מים במיכל חזק, אך שקוף, מעל טמפרטורה מסוימת (ולחץ) - המכונה הטמפרטורה הקריטית (לחץ קריטי) - מצבי הנוזל והגז הופכים לאחד ... המים הם כעת נוזל סופר-קריטי ( יתכן שראית את זה שהודגם, בשיעור כימיה אולי, אם כי לא במים!).
ואז יש את ההבחנה בין גבישים (מצב גבישי) וכוסות (מצב זכוכית מזכוכית); שניהם נראים מוצקים מאוד, אך סידור המולקולות בכוס דומה יותר לזה של מולקולות בנוזל מאשר אלה שבגביש ... וכוסות יכולות לזרום, ממש כמו נוזלים, אם נותרו מספיק זמן.
האם יש 'מצב חמישי של החומר'? כן! מעובה של Bose-Einstein (BEC) ... שהוא כמו גז, אלא שהאטומים המרכיבים נמצאים כולם (או בעיקר) במצב הקוונטי הנמוך ביותר האפשרי ... אז ל- BEC יש תכונות בתפזורת די דומה לאלה של כל מצב אחר של חומר (קוונטי) התנהגות הופכת למקרוסקופית).
באסטרופיזיקה ישנם לא מעט מצבים אקזוטיים של חומר; לדוגמה, בכוכבים ננסים לבנים מונעים קריסת חומר נוסף (כבידה) על ידי לחץ ניוון אלקטרונים; אותו דבר קורה בכוכבי נויטרונים, פרט לכך שלחץ הניוון הנויטרוני שלו (יתכן גם מצב של חומר קיצוני עוד יותר, מוחזק על ידי לחץ הניוון הקווארקי!). יש גם מקבילה לפלסמות רגילות: פלזמה קווק-גלון (בפלזמה רגילה העשויה מימן האטומים נשברים לאלקטרונים ופרוטונים; בפרוטונים פלזמה קווארק-גלון 'נמסים' לתוך הקווארקים והגלונים המרכיבים שלהם).
האם יש סיפורי מגזין החלל קשורים? בטוח! לדוגמה: תשכחו מכוכבי נויטרון, כוכבי קווארק עשויים להיות הגופים הצפופים ביקום, רדיוס שוורצשילד ורקטת מגנטופלסמה מהדור הבא ניתן יהיה לבחון בתחנת החלל.
מצבים של חומר, כולל כמה אקזוטיים, הם דברים שתוכלו לדון בהם באסטרונומיה קאסט; למשל הצגת השאלות הזו.
מקורות:
ויקיפדיה
אוניברסיטת פרדו
אוניברסיטת ניו יורק
ויקיפדיה: בונד-איינשטיין עיבוי
