Sólido, líquido, gaseoso ... esos son los estados de la materia con los que estamos completamente familiarizados, pero ¿qué hace que exista un estado de la materia? ¿Y hay otros estados de la materia?
Desde que las personas primero hicieron distinciones entre ellas, los estados de la materia se definieron por su comportamiento, en grandes cantidades; entonces un sólido tenía una forma fija (y volumen), un líquido un volumen fijo (pero cambió de forma para ajustarse al contenedor en el que estaba) y un gas se expandió para llenar su contenedor. Una vez que nos dimos cuenta de que la materia está compuesta de átomos (y moléculas), los estados de la materia se distinguieron por cómo se comportaron las moléculas (o átomos, en un elemento): en los sólidos están cerca y en una disposición fija (por ejemplo, en cristales), en líquidos cercanos pero la disposición no es fija, y en gases no cercanos (por lo que no hay disposición particular).
¿Pero qué hay del plasma? Se ordena como un gas, por lo que al llenar cualquier recipiente en el que se encuentre, es un gas, pero no (los iones y electrones interactúan de formas completamente diferentes, en un plasma, que las moléculas (o átomos) en un sólido, líquido o gas ) Por lo tanto, el plasma es el cuarto estado de la materia.
Las cosas se pusieron un poco más complicadas a medida que los científicos estudiaron la materia con más cuidado.
Por ejemplo, si calienta agua en un recipiente fuerte, pero transparente, por encima de cierta temperatura (y presión), llamada temperatura crítica (presión crítica), los estados líquido y gaseoso se vuelven uno ... el agua ahora es un fluido supercrítico ( Es posible que haya visto esto demostrado, tal vez en una clase de química, ¡aunque probablemente no con agua!).
Luego está la distinción entre cristales (estado cristalino) y vidrios (estado vítreo); ambos parecen muy sólidos, pero la disposición de las moléculas en un vaso es más parecida a la de las moléculas en un líquido que las de un cristal ... y los vasos pueden fluir, al igual que los líquidos, si se dejan durante un tiempo suficiente.
¿Hay un "quinto estado de la materia"? ¡Si! Un condensado de Bose-Einstein (BEC) ... que es como un gas, excepto que los átomos constituyentes están todos (o en su mayoría) en el estado cuántico más bajo posible ... por lo que un BEC tiene propiedades de volumen bastante diferentes a las de cualquier otro estado de la materia (cuántica comportamiento se vuelve macroscópico).
En astrofísica, hay bastantes estados exóticos de la materia; por ejemplo, en las estrellas enanas blancas se evita que la materia colapse (gravitacionalmente) por la presión de degeneración de electrones; Lo mismo ocurre en las estrellas de neutrones, excepto que su presión de degeneración de neutrones (¡también puede haber un estado de materia aún más extremo, sostenido por la presión de degeneración de quark!). También hay una contraparte de los plasmas ordinarios: plasma de quark-gluón (en un plasma ordinario hecho de hidrógeno, los átomos se dividen en electrones y protones; en un plasma de quark-gluón, los protones y neutrones "se funden" en sus quarks y gluones constituyentes).
¿Hay historias relacionadas de la revista Space? ¡Por supuesto! Por ejemplo: Olvídese de las estrellas de neutrones, las estrellas Quark pueden ser los cuerpos más densos del universo, el radio de Schwarzschild y el cohete de magnetoplasma de próxima generación podrían probarse en la estación espacial.
Los estados de la materia, incluidos algunos exóticos, es algo que encontrará discutido en Astronomy Cast; por ejemplo este Show de preguntas.
Fuentes:
Wikipedia
Universidad de Purdue
Universidad de Nueva York
Wikipedia: condensado de Bose-Einstein
