شش حالت ماده

خلاصه :

حالت هایی غیر از جامد مایع و گاز وجود دارند که ممکن است نام یکی از آنها را شنیده باشید.

4- پلاسما

حالت چهارم ماده پلاسما، شبیه گاز است و از اتم‌ هایی تشکیل شده است که تمام یا تعداد زیادی از الکترون های خود را از دست داده اند. بیشتر مواد جهان در حالت پلاسما هستند مانند خورشید که از پلاسما تشکیل شده است.
پلاسما اغلب بسیار گرم است و می توان آن را در میدان مغناطیسی به دام انداخت.
اما در تعریفی کلی از پلاسما باید گفت که پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر قرار دهد و مجبور شده آن را حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه، ترکیبی از یون ‌های مثبت و الکترون با غلظت معین میباشد که مقدار الکترون‌ ها و یون‌ های مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد، تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیده‌های طبیعی زیادی از جمله آتش، خورشید، ستارگان و... در رده حالت پلاسمایی ماده قرار می گیرند.
پلاسما شبیه به گاز است، ولی متشکل از ذرات باردار متحرکی به نام یون است. یون‌ها به شدت تحت تاثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار میگیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله، بخش خارجی جو زمین، اتمسفر ستارگان، بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنباله دار و شفق‌های قطبی شمالی که نمایش خیره کننده ای از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان می یابد.

5-چگال بوز – انیشتین

حالت پنجم با نام ماده چگال بوز-انیشتین (Bose-Einstein condensate) است که در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزون‌ها (Bosons) تا دماهایی بسیار پایین پدید می آید. بوزونهای سرد در هم فرو می‌روند و ابر ذره هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذره های معمولی، شکل میگیرد. ماده چگال بوز-انیشتین شکننده است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.

*متاسفانه اطلاعات بیشتری درباره این حالت از ماده در دسترس نیست.

6-چگال فرمیونی

حالت تازه ماده چگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. “دبورا جین” (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش موفق به کشف این شکل تازه ماده شده است، می گوید”: وقتی با شکل جدیدی از ماده روبرو می شوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگی هایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصد هزار اتم پتاسیم با جرم اتمی ۴۰ تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدید آوردند. این اتم‌ها در چنین دمایی بدون گرانروی جریان می یابند و این نشانه ظهور ماده ای جدید بود.
در این حالت اتم‌های پتاسیم بدون آنکه چسبندگی میان آنها وجود داشته باشد، بصورت مایع جریان یافتند. حالت چگالیده فرمیونی تا حدی شبیه چگالش بوز- اینشتین است.
هر دو حالت از اتم‌ هایی تشکیل شده اند که این اتم ها در دمای پایین به هم می پیوندند و جسم واحدی را تشکیل می دهند.
وضعیت مشابه دیگر، حالت ابر رسانایی است. در یک ابر رسانا الکترون های جفت شده به محض آنکه با مقاومت الکتریکی مواجه شوند به راحتی جریان می یابند. از آنها برای تولید الکتریسیته پاک و ارزان می توان استفاده کرد در صورتی که استفاده از ابر رساناها در تکنولوژی میسر شود قطارهای برقی سریع السیر و کامپیوترهای فوق سریع با قیمت پایین روانه بازار خواهد شد اما متاسفانه استفاده از ابر رساناها و حتی تحقیق در باره آنها دشوار است.

بزرگترین مشکل این است که حداقل دمایی که لازم است تا یک ابر رسانا ایجاد شود ۱۳۵- درجه سلسیوس است. بنابراین نیتروژن مایع یا دستگاه سرد کننده دیگری لازمست تا سیمهای رابط و هر وسیله جانبی دیگری که الکترون های جفت شده در ان محیط قرار می گیرند را نگه دارد . این فرایند هزینه زیادی می خواهد و به دستگاههای پر حجمی نیاز دارد . اما اگر ابر رسانایی بر دمای اتاق شود کار کردن با آن فوق العاده راحت می شود و استفاده از آن به خاطر مزیت های یاد شده سریعا افزایش می یابد.