Inoiz ezagutuko al ditugu materiaren egoera guztiak? Hiruren ordez, bostehun

Iaz, hedabideek «materia forma bat sortu» dela dioen informazioa zabaldu zuten, supergogorra edo, adibidez, erosoagoa, poloniar gutxiago bada ere, supergogorra dei daitekeena. Massachusettseko Teknologia Institutuko zientzialarien laborategietatik datorrena, solidoen eta superfluidoen propietateak batzen dituen kontraesan moduko bat da -hau da. zero biskositate duten likidoak.

Fisikariek aurretik iragarri supernatant bat egotea, baina orain arte ezer antzekoa izan da laborategian aurkitu. Massachusetts Institute of Technology zientzialariek ikerketaren emaitzak Nature aldizkarian argitaratu ziren.

"Superfluidotasuna eta propietate solidoak uztartzen dituen substantzia batek zentzua ukatzen du", idatzi zuen Wolfgang Ketterle taldeko buruak, MITeko fisika irakasleak eta 2001eko Nobel saridunak.

Materiaren forma kontraesankorrari zentzua emateko, Ketterleren taldeak Bose-Einstein kondentsatua (BEC) izeneko beste materia forma berezi batean egoera supersolidoan dauden atomoen higidura manipulatu zuen. Ketterle BECen aurkitzaileetako bat da, eta horri esker Fisikako Nobel Saria irabazi zuen.

"Erronka zen kondentsatuari zerbait gehitzea, 'tranpa atomikotik' kanpoko forma batean eboluzionatuko zuena eta solido baten ezaugarriak eskuratzea", azaldu du Ketterlek.

erabilitako ikerketa-taldeak laser hutsean ultra-handiko ganbera batean habe kondentsatu atomoen mugimendua kontrolatzeko. laser multzo Jatorrizkoa BEC atomo erdia eraldatzeko ezberdinetan spin edo kuantikoaren fasean sartu ziren erabiltzen. Horrela, bi BECS mota sortu ziren. Bi kondentsatua arteko atomoz transferentzia laser osagarriak laguntzarekin habe spin aldaketak eragindako.

"Laser gehigarriek energia gehigarri bat eman zien atomoei spin-orbita akoplatzeko", esan zuen Ketterlek. Sortutako substantziak, fisikarien iragarpenaren arabera, "supergogorra" izan beharko luke, atomo konjokatuekin spin orbitan duten kondentsatuek berezko "dentsitate-modulazioa" izango luketelako. Beste era batera esanda, materiaren dentsitateak konstante izateari utziko lioke. Horren ordez, solido kristalino baten antzeko fase-eredua izango du.

Material supergogorrei buruzko ikerketa gehiago egiteak superfluidoen eta supereroaleen propietateak hobeto ulertzea ekar dezake, eta hori funtsezkoa izango da energia-transferentzia eraginkorra lortzeko. Supergorrak ere izan daitezke iman eta sentsore supereroale hobeak garatzeko gakoa.

Ez agregazio-egoerak, faseak baizik

the Superhard egoera substantzia bat da? fisika modernoak emandako erantzuna ez da hain erraza. Eskolatik gogoratzen dugu materiaren egoera fisikoa dela substantzia kokatzen den forma nagusia eta bere oinarrizko propietate fisikoak zehazten dituela. Substantzia baten propietateak bere osagaien molekulen antolamenduaren eta portaeraren arabera zehazten dira. mendeko materiaren egoeren banaketa tradizionalak hiru egoera bereizten ditu: solidoa (solidoa), likidoa (likidoa) eta gaseosa (gasa).

Hala ere, gaur egun, materiaren fasean badirudi materiaren existentzia formak definizioa zehatzagoak izateko. Egoera indibidualetan dauden gorputzen propietateak gorputz hauek osatzen dituzten molekulen (edo atomoen) antolamenduaren araberakoak dira. Ikuspegi honetatik, agregazio-egoeren zatiketa zaharra substantzia batzuentzat bakarrik da egia, izan ere, ikerketa zientifikoek frogatu baitute lehen agregazio-egoera bakartzat hartzen zena naturan desberdinak diren substantzia baten fase askotan bana daitekeela benetan. partikulen konfigurazioa. Gorputz bereko molekulak aldi berean ezberdin antola daitezkeen egoerak ere badaude.

Gainera, egoera solidoa eta likidoa hainbat modutan gauzatu daitezkeela ikusi zen. Sistemako materiaren fase-kopurua eta sisteman aldaketa kualitatiborik gabe alda daitezkeen aldagai intentsiboen kopurua (adibidez, presioa, tenperatura) Gibbs-en fasearen printzipioak deskribatzen ditu.

orduan energia zenbatekoa nagusiak fasea aldatzen duen substantzia baten masa proportzionala izango da - substantzia baten fasean aldaketa hornidura edo ordainagiria energia behar izatea. Hala ere, fase trantsizio batzuk energia sarrera edo irteera gabe gertatzen dira. fase aldaketa urratsa gorputz honetan deskribatzen duten kopuru batzuk aldaketa bat oinarri hartuta ondorio bat marraztu dugu.

Orain arte argitaratutako sailkapen zabalenean bostehun estatu agregatu inguru daude. Substantzia asko, batez ere konposatu kimiko ezberdinen nahasketak direnak, aldi berean egon daitezke bi fasetan edo gehiagotan.

Fisika modernoak normalean bi fase onartzen ditu: likidoa eta solidoa, gas fasea fase likidoaren kasuetako bat izanik. Azken hauek hainbat plasma mota, lehen aipatutako superkorronte fasea eta materiaren beste hainbat egoera daude. Fase solidoak hainbat forma kristalinoz irudikatzen dira, baita forma amorfo batek ere.

Zawiya topologikoa

"Estatu agregatuaren" berrien edo hard-to-define materialen fase Txostenak dute albiste zientifiko errepertorioa etengabea izan da azken urteotan. Aldi berean, aurkikuntza berriak esleitzea kategorietako bat ez da beti erraza. Lehenago deskribatu supersolid substantzia da ziurrenik fase solidoa, baina agian fisikariek bestelako iritzia dute. Duela urte batzuk unibertsitateko laborategi batean

Zerbait likidoa, zerbait solidoa - Colorado, adibidez, dropleton a galio artseniuroak partikula batetik sortu zen. 2015 urtean, nazioarteko kimikari Cosmas Prasides buru duen Tohoku Unibertsitateko Japoniako zientzialari talde batek materiaren egoera berri bat uztartzen batekin isolatzaile, supereroale, metal, eta iman propietate, hau deituz Jahn-kutxazain metal aurkikuntza iragarri du.

Egoera agregatu "hibrido" atipikoak ere badaude. Adibidez, beirak ez du egitura kristalinorik eta, horregatik, batzuetan "superhoztutako" likido gisa sailkatzen da. Gainera - pantaila batzuetan erabiltzen diren kristal likidoak; masilla - silikonazko polimeroa, plastikoa, elastikoa edo are hauskorra, deformazio-tasaren arabera; likido super itsaskorra eta auto-isaria (behin hasita, gainezkaketak jarraituko du goiko beirako likido hornidura agortu arte); Nitinol, nikel-titaniozko forma memoriako aleazio bat, makurtzen denean aire epelean edo likidoan zuzenduko da.

Sailkapena gero eta konplexuagoa da. Teknologia modernoek materiaren egoeren arteko mugak ezabatzen dituzte. Aurkikuntza berriak egiten ari dira. 2016ko Nobel saridunek -David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane eta J. Michael Kosterlitz- bi mundu lotu zituzten: materia, fisikaren gaia dena, eta topologia, matematikaren adar bat dena. Konturatu ziren akats topologikoekin eta materiaren fase ez-ohikoekin lotutako fase-trantsizio ez-tradizionalak daudela - fase topologikoak. Horrek lan esperimental eta teorikoen jausi bat ekarri zuen. Elur-jausi hau oso erritmo bizian doa oraindik.

Pertsona batzuk berriro XNUMXD materialak materiaren egoera berri eta berezi gisa ikusten ari dira. fosfato, stanene, borophene, edo, azkenik, herri grafenoa - - nanonetwork mota hau ezagutzen ditugu urte askotan. Aipatutako Nobel saridun parte hartu izan dira, batez ere, bakar-geruza material horien analisi topologikoa da.

Badirudi materia-egoeren eta materiaren faseen zientzia zaharkituak bide luzea egin duela. Fisika ikasgaietatik oraindik gogoratzen dugunaz haratago.