هر 6 حالت ماده
جامد Solid
ماده ی متراکمی که سخت ترین حالت هر ماده را می سازد . اتم های نزدیک به هم، الگوهای منظمی به اسم شبکه به وجود می آورند ؛ که توسط یک نیروی قوی در کنار هم تقریبا ثابت می شوند. فقط در جای خودشان به آرومی ارتعاش می کنند. البته سختی یک جسم به شیوه ی آرایش و نحوه ی حرکت اتم های آن هم بستگی دارد. مثلC کربن که گاهی به شکل گرافیت و گاهی به هم درخشندگی الماس است.
مایع Fluid
در مایع دیگر آن قیدی که مولکول های اتم در جامد دارند ، وجود ندارد و مولکول ها می توانند در بین همدیگر بغلتند و از شکل ظرفشون الگو برداری می کنند .
گاز Gas
مایع را در نظر بگیرید اگر به مولکول ها و اتم هایش البته بسته به نوع آنها مقداری انرژی بدهیم حرکت غلطیدن و جابجایی مولکول ها دیگر کاملاً مستقل می شود و تقریباً بدون هیچ وابستگی به دیگر مولکول ها به هر سمتی حرکت می کنند ، و گاهی به صورت تصادفی باهم برخود دارند.
پلاسما Plasma
به طور خیلی خلاصه پلاسما همان گاز یونیزه شده است. یعنی الکترون مولکول های گاز، با گرفتن انرژی مولکول ها را ترک کردند.
خیلی از چیز های آشنا هم از پلاسما ساخته شده اند مثل همین خورشید. حتی گاز درون مهتابی خانه ها هم وقتی روشن می شود ، پلاسما می شود.
در لحظات اولیه ی پس از بیگ بانگ big bong))هم به علت وجود حرارت زیاد، گاز ها یونیزه شده بودند و جهان از پلاسما پر شده یا بهتر است بگوییم ساخته شده بود.
و اما دو حالت دیگر که البته بهتر است کمی وارد کوانتوم شویم و اسپین را تعریف کنیم. یک مربع را در نظر بگیرید، اگر 90 درجه یا 1/4 دور ، آن را بچرخانیم، دوباره شبیه حالت اولش می شود، پس اسپین آن را 4 معرفی می کنیم . یا مثلا یک مثلث متساوی الاضلاع که با چرخیدن 1/3 دور، دوباره شبیه حالت اولش خواهد شد، پس اسپین مثلث 3 است.
در طبیعت هم ذرات بنیادی همین خواص را دارند و بعضی از آن ها با چرخیدن کسری از دایره، به شکل اولشان باز می گردند. پس اسپین اون ها عدد کاملی است.
اما چیز های جالب تر هم وجود دارند که با یک دور چرخیدن هم، به حالت اولشان باز نمی گردند؛ و باید بیشتر از1دور، یعنی 2و3و... دور بزنند تا به حالت اول برگردند، پس اسپین های 1/2و 1/3 و... را تشکیل می دهند.
حالت 5
چگال بوز-اینیشتین Bose-Einstein condensate
Discoverd in 1995
ذرات بنیادی که دارای اسپین کامل مثل2و3و... هستند را بوزون می نامند. که به اسم ساتیندرا بوز هندی نام گذاری شده اند. از این بوزون ها می شود از مزون و فوتون یاد کرد . برخی عناصر از جمله هلیوم هم بوزون محسوب می شود. قضییه اسپین و آمار می گوید در یک تابع موجی، با عوض کردن جای دو بوزون همسان، تابع تغییر نمی کند و تغییر علامت نمی دهد.
به همین هم به علت تغییر نکردن تابع موج، تعداد مختلفی از بوزون های همسان، این توانایی را دارند تا یک حالت کوانتومی را در یک زمان، در فضای هیلبرت اشغال کنند. علاوه بر آن در دما های پایین تر اگر توسط مقدار خیلی زیاد از بوزون ها یک حالت کوانتومی اشغال شود، حالت پنجم ماده به وجود می آید که به آن چگالش بز-اینیشتن می گویند. مثل ابر میعان در هلیم و یا لیزر خودمون توسط همون فوتون ها که نوعی بوزون هستند. این چگال بز-اینیشتن شکننده است و سرعت نور در اون با توجه به بقیه ی حالت ها نسبتاً پاین است.
حالت 6
چگال فرمیونی Fermionic Condensate
Discoverd in 2003
اما ذرات بنیادی که اسپین آنها کسری است، فرمیون که هم نام فیزیکدان ایتالیایی، انریکو فرمیون است، نامیده شده است. کوارک ها که ذرات سازنده ی پروتون ها و نوترون ها هستند هم فرمیونند. حتی خود پروتون و یا نوترون که هر کدام هم از کوراک (فرمیون ) با رنگ های مختلفی ساخته شدند، هم نوعی فرمیون هستند.
همان طور که گفته شد با قضیه ی اسپین و آمار می شود نشان داد که با عوض کردن جای دو فرمیون همسان تابع موج منفی می شود.بر عکس بوزون ها. به همین علت هم فرمیون ها با توجه به اصل طرد پائولی، در نظریه ی میدان کوانتومی رفتار می کنند؛ که طبق آن، بر خلاف بوزون ها، دو فرمیون همسان، نمی توانند یک حالت کوانتومی مشترک را در فضای هیلبرت اشغال کنند.
حال با سرد کردن فرمیون ها در دمای خیلی خیلی کم، حالت ششم ماده به وجود می آید. البته حالت ششم و پنجم در ساخته شدن ، خیلی شبیه هم هستند
+ نوشته شده در شنبه هفتم اسفند ۱۳۸۹ ساعت 7:42 توسط گروه شیمی شهرقدس
|
به نام خدا