状態とは何ですか？

物質の状態は、物質がその分子配置に応じて達成できるさまざまな物理的形態です。 固体、液体、気体という3つの古典的な状態は、地球上で容易に観測可能であり、一方から他方に移行できます。 物質の非古典的状態の中で、プラズマは最も豊富であり、既知の宇宙のバリオン物質の大部分を占めています。 他の非古典的な状態は、古典的な状態と強い類似性を持っているか、特定の環境条件を必要とするか、主に理論上存在します。 最も初期に確認された理論的状態の1つであるボーズ・アインシュタイン凝縮体は、3つの古典的な状態とプラズマに続く、物質の5番目の主要な状態として広く受け入れられています。

物質の状態は、分子間力の強度と特性に大きく依存します。 たとえば、固体では、力は粒子同士を密接に詰め込むのに十分な強さであり、それらの唯一の運動形態として振動を可能にします。 その結果、ソリッドは明確な形状と体積を実現できます。 一方、液体は分子間力が弱く、粒子を引き寄せます。 液体には明確な形状はありません。 それらはコンテナの形式に従い、ボリュームが許す限りのスペースを埋めます。 気体の分子間力は液体よりも弱いため、気体の体積に関係なく、容器全体に広がる傾向があります。

物質の3つの古典的な状態は、熱と圧力の助けを借りて、一方から他方に遷移できます。 固体が液体になるプロセスは融解と呼ばれ、逆は凍結または固化と呼ばれます。 多くの場合、これは水で説明されます。液体状態では、水は氷に固化され、固体になり、その後、溶けて液体水に戻ります。 十分な熱と圧力があると、液体は気化と呼ばれるプロセスを経て気体になります。 その逆は凝縮として知られています。 固体は昇華によって気体に直接移行できますが、気体は堆積によって固体になります。

地球では物質の古典的な状態が一般的に観測されていますが、プラズマでは星の物質の大部分を占めています。 プラズマは、古典的な状態とは異なり、電磁電流を生成するイオン化されたガスです。 サティエンドラ・ナス・ボースとアルバート・アインシュタインにちなんで名付けられたボーズ・アインシュタイン凝縮体は、粒子が独立して作用を停止する点まで冷却されたガスであり、特異で摩擦のない量子状態をもたらします。 これらの5つの主要な物質状態以外では、科学者は奇妙な暗黒物質など、他の多くの物質について理論を立てています。 とりわけガラスと液晶は、5つとは十分に異なると考えられており、独自の関心のある非古典的な状態として分類されています。