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물질 상태

State of matter
위상(물질)과혼동해서는 안 된다.
액체와 가스 상태의 브로민, 아크릴 내부에 고체 상태로 감싸임
플라즈마 상태의 헬륨 오렌지 빛

물리학에서 물질의 상태는 물질이 존재할 수 있는 뚜렷한 형태 중 하나이다.물질의 4가지 상태는 일상생활에서 관측할 수 있다: 고체, 액체, 가스, 플라즈마.액체 결정과 같이 많은 중간 상태가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 극한, 극한, 극한, 극한 밀도, 극한 에너지 상황에서만 각각 발생하는 보세-아인슈타인 응축물, 중성자-감발 물질, 쿼크-글루온 플라즈마 등 극한 조건에서만 존재하는 상태도 있다.모든 이국적인 물질 상태의 전체 목록은 물질 상태를 참조하십시오.

역사적으로, 성질의 차이를 바탕으로 구별이 이루어진다.고체 상태의 물질은 일정한 부피와 형태를 유지하며, 성분 입자(atom, 분자 또는 이온)가 서로 가깝게 붙어 제자리에 고정되어 있다.액체 상태의 물질은 일정한 부피를 유지하지만 용기에 맞게 적응하는 가변형태를 가지고 있다.그것의 입자들은 여전히 서로 가까이 있지만 자유롭게 움직인다.기체 상태의 물질은 용기에 맞게 적응하면서 부피와 모양이 모두 가변적이다.그것의 입자들은 서로 가깝지도 않고 제자리에 고정되어 있지도 않다.플라즈마 상태의 물질은 부피와 형태가 다양하며, 중성 원자는 물론 상당한 수의 이온과 전자를 포함하고 있어 두 물질 모두 자유롭게 돌아다닐 수 있다.

'상'이라는 용어는 물질 상태의 동의어로 쓰이기도 하지만, 단일 화합물이 같은 물질 상태에 있는 다른 상들을 형성하는 것은 가능하다.예를 들어 얼음은 물의 고체 상태지만 다른 결정 구조를 가진 여러 단계의 얼음들이 있는데, 이것은 다른 압력과 온도에서 형성된다.

4대 기본 상태

고체

결정체 고체: 스트론튬 타이탄산염의 원자 분해능 이미지.밝은 원자는 스트론튬이고 어두운 원자는 티타늄이다.
주요 기사:고체

고체에서는 구성 입자(이온, 원자 또는 분자)가 촘촘히 모여 있다.입자 사이의 힘이 너무 강해서 입자는 자유롭게 움직일 수 없고 진동만 할 수 있다.그 결과 고체는 안정되고 확실한 모양과 확실한 부피를 갖게 된다.고체는 부러지거나 잘렸을 때처럼 외부의 힘에 의해서만 모양을 바꿀 수 있다.

결정체 고형분에서는 입자(atoms, 분자 또는 이온)가 규칙적으로 순서가 정해진 반복된 패턴으로 포장된다.다양한 결정 구조가 있으며, 동일한 물질이 둘 이상의 구조(또는 고체상)를 가질 수 있다.예를 들어, 철은 912 °C(1,674 °F) 미만의 온도에서 차체 중심의 입방 구조를 가지며, 얼굴 중심의 입방 구조는 912 - 1,394 °C(2,541 °F)이다.얼음은 15개의 알려진 결정구조, 즉 15개의 고체상들이 있는데, 이것은 다양한 온도와 압력에서 존재한다.[1]

유리 및 기타 비결정질, 장기질서가 없는 비정형 고형물은 열평형 지상 상태가 아니다. 따라서 아래는 비표준 물질 상태로 설명된다.

고체는 녹아서 액체로 변할 수 있고, 액체는 얼어서 고체로 변할 수 있다.고체도 승화 과정을 통해 기체로 직접 변할 수 있고 기체도 마찬가지로 침적을 통해 고체로 직접 변할 수 있다.

액체

고전적인 단원자 액체의 구조.원자는 접촉하는 가장 가까운 이웃이 많지만, 장기적인 질서는 존재하지 않는다.
주요기사 : 리퀴드

액체는 용기의 형태는 준수하지만 압력과 무관하게 (근접한) 일정한 부피를 유지하는 거의 압착 불가능한 액체다.온도와 압력이 일정하면 부피가 확실하다.고체가 용해점 위로 가열되면 그 압력이 물질의 3중점보다 높다는 점에서 액체가 된다.분자간(혹은 원자간 또는 간이온) 힘은 여전히 중요하지만, 분자는 서로 상대적으로 움직일 수 있는 충분한 에너지를 가지고 있고 그 구조는 유동적이다.액체의 모양이 확정되지 않고 용기에 의해 결정된다는 뜻이다.부피는 일반적으로 해당 고체의 부피보다 크며, 가장 잘 알려진 예외는 물인2 HO이다.주어진 액체가 존재할 수 있는 가장 높은 온도는 임계 온도다.[2]

가스

가스 분자 사이의 공간은 매우 크다.가스 분자는 매우 약하거나 전혀 결합이 없다."가스"의 분자들은 자유롭고 빠르게 움직일 수 있다.
주요 기사:가스

가스는 압축 가능한 액체다.가스는 용기의 모양에 부합할 뿐만 아니라 용기에 채워지도록 팽창할 것이다.

기체에서 분자는 충분한 운동 에너지를 가지고 있어 분자간 힘의 효과가 작으며(또는 이상적인 기체에 대해서는 0), 이웃한 분자 사이의 전형적인 거리는 분자 크기보다 훨씬 크다.가스는 일정한 모양이나 부피가 없지만, 가스가 갇혀 있는 용기 전체를 차지한다.액체는 끓는점까지 일정한 압력에서 가열하거나, 또는 일정한 온도에서 압력을 감소시켜 기체로 변환될 수 있다.

임계 온도 이하의 온도에서는 기체를 증기라고도 하며, 냉각 없이 압축만으로 액화시킬 수 있다.증기는 액체(또는 고체)와 평형 상태로 존재할 수 있으며, 이 경우 기체 압력은 액체(또는 고체)의 증기 압력과 동일하다.

초임계액(SCF)은 온도와 압력이 각각 임계온도와 임계압력보다 높은 기체다.이 상태에서는 액체와 기체의 구별이 사라진다.초임계 액체는 가스의 물리적 성질을 가지지만, 고밀도로 인해 용매 특성이 혼동되어 유용한 용도가 된다.예를 들어 초임계 이산화탄소는 카페인을 추출하기 위해 디카페인 커피의 제조에 사용된다.[3]

플라즈마

플라즈마에서, 전자는 그들의 핵으로부터 떨어져 나가 전자 "바다"를 형성한다.이것은 전기를 전도할 수 있는 능력을 준다.
주요기사 : 혈장(물리학)

가스처럼 플라즈마는 일정한 모양이나 부피가 없다.플라스마는 기체와 달리 전기 전도성이 있고 자기장과 전류를 생성하며 전자기력에 강하게 반응한다.양전하 핵은 자유롭게 움직이는 분리 전자의 "바다"에서 수영하는데, 전도성 금속에서 그러한 전하가 존재하는 방식과 유사하며, 이 전자 "바다"는 플라즈마 상태의 물질이 전기를 전도하도록 한다.

가스는 보통 두 지점 사이의 큰 전압 차이에서 또는 극도로 높은 온도에 노출함으로써 두 가지 방법 중 하나로 플라즈마로 변환된다.고온으로 가열되는 물질은 전자가 원자를 떠나게 하여 자유 전자가 존재하게 한다.이것은 소위 부분 이온화 플라즈마를 생성한다.항성에 존재하는 것과 같은 매우 높은 온도에서, 기본적으로 모든 전자는 "자유"이며, 매우 높은 에너지 플라즈마는 본질적으로 전자의 바다에서 헤엄치는 맨 핵이라고 가정한다.이것은 소위 완전 이온화 플라즈마를 형성한다.

플라즈마 상태는 종종 오해를 받고 있으며, 지구상에서는 정상적인 조건에서 자유롭게 존재하지 않지만, 번개, 전기 스파크, 형광등, 네온 조명 또는 플라즈마 텔레비전에서 흔히 발생한다.태양의 코로나, 어떤 종류의 불꽃, 그리고 별들은 모두 플라즈마 상태에서 빛을 발하는 물질의 예들이다.

위상 전환

주요 기사:위상 전환
이 도표는 물질의 네 가지 기본 상태 사이의 변화를 보여준다.

물질의 상태도 위상 전환에 의해 특징지어진다.위상 전환은 구조의 변화를 나타내며, 급격한 특성 변화에 의해 인식될 수 있다.물질의 구별되는 상태는 위상 전환에 의해 다른 상태 집합과 구별되는 어떤 상태 집합으로 정의될 수 있다.물은 몇 개의 뚜렷한 고체 상태를 가지고 있다고 말할 수 있다.[4]초전도성의 등장은 위상 전환과 연관되어 있기 때문에 초전도 상태가 있다.마찬가지로 강자성 상태는 위상 전환에 의해 구분되며 독특한 특성을 가지고 있다.상태 변화가 단계별로 발생할 때 중간 단계를 메소페이즈라고 한다.그러한 단계들은 액정 기술의 도입에 의해 이용되어 왔다.[5][6]

주어진 물질의 상태나 단계는 압력 및 온도 조건에 따라 변할 수 있으며, 이러한 조건들이 그 존재를 유리하게 변화함에 따라 다른 단계로 전환된다. 예를 들어, 온도가 상승하는 액체로 고체 전환된다.절대 영도에 가까운 물질은 고체로 존재한다.열이 이 물질에 추가되면 용해 지점에서 액체로 녹고, 끓는점에서 기체로 끓으며, 충분히 높게 가열하면 전자가 너무 힘을 받아 모체 원자를 떠나는 플라스마 상태가 된다.

분자로 구성되지 않고 다른 힘에 의해 조직되는 물질의 형태도 물질의 다른 상태로 간주될 수 있다.슈퍼플루이드(페르미온 콘덴세이트와 같은)와 쿼크-글루온 플라즈마가 그 예다.

화학 방정식에서 화학물질의 물질 상태는 고체의 경우 (s), 액체의 경우 (l), 기체의 경우 (g)로 표시될 수 있다.수용액은 (aq)로 표시된다.플라즈마 상태의 물질은 화학 방정식에서 거의 사용되지 않기 때문에(전혀) 그것을 나타내는 표준 기호가 없다.혈장이 사용되는 희귀 방정식에서는 (p)로 상징된다.

비분류 주

유리

주요기사 : 유리
Atoms of Si and O; each atom has the same number of bonds, but the overall arrangement of the atoms is random.
Regular hexagonal pattern of Si and O atoms, with a Si atom at each corner and the O atoms at the centre of each side.
임의망 유리 형태(왼쪽)와 동일한 화학 구성의 결정 격자(오른쪽)의 도식적 표현.

유리는 비결정질 또는 비정형 고체 물질로 액체 상태를 향해 가열할 때 유리 전환이 나타난다.안경은 상당히 다른 종류의 물질로 만들어질 수 있다: 무기 네트워크 (창유리 등, 규산염 플러스 첨가제로 만들어진다), 금속 합금, 이온 용해, 수용액, 분자액, 고분자.열역학적으로 유리잔은 결정체에 관하여 측정 가능한 상태에 있다.그러나 전환율은 사실상 제로다.

약간의 장애가 있는 결정체

플라스틱 결정체는 원거리 위치 순서가 있지만 구성 분자가 회전 자유를 유지하는 분자 고체로, 방향 유리에서는 이 정도의 자유도는 질식된 상태로 동결된다.

마찬가지로 스핀 글라스 자석 장애는 냉동되어 있다.

액정 상태

주요기사 : 액정

액정 상태는 이동 액체와 주문된 고형물 사이에 중간 속성을 가진다.일반적으로는 액체처럼 흐를 수 있지만, 장기적인 질서를 보인다.예를 들어, 네메틱 위상은 118–136 °C(244–277 °F)의 온도 범위에서 네메틱인 파라-아즈옥시아니솔과 같은 긴 막대 모양의 분자로 구성된다.[7]이 상태에서 분자는 액체처럼 흐르지만, 모두 같은 방향(각 영역 내)을 가리키고 자유롭게 회전할 수 없다.결정체처럼, 그러나 액체와 달리 액정은 편광에 반응한다.

다른 종류의 액정들은 이 주들에 대한 주요 기사에 설명되어 있다.예를 들어 액정표시장치에서 몇 가지 유형은 기술적 중요성이 있다.

자석순서

전이 금속 원자는 종종 손상되지 않은 채 화학적 결합을 형성하지 않는 전자의 순 회전 때문에 자기 모멘트를 가진다.어떤 고체에서는 다른 원자의 자기 모멘트가 순서가 정해지며, 페로마석, 항암소석 또는 강자석을 형성할 수 있다.

강자석(예: 고체 철)에서는 각 원자의 자기 모멘트가 같은 방향(자기 영역 내에서)으로 정렬된다.영역도 정렬하면 고체는 영구 자석으로, 외부 자기장이 없는 상태에서도 자성을 띤다.자석이 퀴리점까지 가열되면 자석은 사라지는데, 철의 경우 768°C(1,414°F)이다.

반소립자석에는 두 개의 동일한 자석 모멘트와 반대되는 자석 모멘트의 네트워크가 있는데, 이는 서로 상쇄하여 순자석이 0이 되도록 한다.예를 들어, 니켈().II) 산화물(NiO), 니켈 원자의 절반은 한 방향으로, 절반은 반대 방향으로 정렬된 모멘트를 가진다.

강자석에서는 자석모멘트의 두 네트워크가 정반대지만 불평등하기 때문에 취소는 불완전하고 0이 아닌 순자석화가 있다.자석 모멘트가 다른 Fe와2+ Fe3+ 이온을 함유한 자석(FeO34)이 대표적이다.

양자 스핀 액체(QSL)는 양자 스핀들이 상호작용하는 시스템에서 질서 없는 상태를 말하며, 다른 질서와는 달리 매우 낮은 온도에서 그 장애를 보존한다.물리적인 의미로는 액체가 아니라 자기질서가 본질적으로 흐트러진 고체다."액체"라는 이름은 재래식 액체의 분자 장애와 유사하기 때문이다.QSL은 자기 영역이 평행한 페롬자석도 아니고, 자기 영역이 반열로 되어 있는 반소립자석도 아니며, 그 대신 자기 영역은 임의로 방향을 정하지 않는다.이는 예를 들어, 균일하게 평행하거나 대척점을 가리킬 수 없는 기하학적으로 좌절된 자기 모멘트를 통해 실현될 수 있다.냉각하고 상태로 안착할 때 도메인은 방향을 "선택"해야 하지만, 가능한 상태가 에너지가 유사할 경우 임의로 하나를 선택하게 된다.결과적으로 강한 단거리 질서에도 불구하고, 장거리 자기질서가 없다.

마이크로아이스 분리

주요 기사:코폴리머
TEM의 SBS 블록 겸용기

우측에 보이는 스티렌-부타디엔-스타일렌 블록 복합체의 예에서 보듯이, 복합체는 마이크 분리를 통해 다양한 주기적인 나노 구조를 형성할 수 있다.마이크로아제 분리는 물과 기름의 위상 분리와 유사하게 이해할 수 있다.블록 간 화학적 비호환성으로 인해 블록 복합체는 유사한 위상 분리를 겪는다.그러나 블록이 서로 공밸런스로 접합되기 때문에 물과 기름처럼 거시적으로 분해할 수 없기 때문에 블록은 나노미터 크기의 구조물을 형성한다.각 블록의 상대적 길이와 폴리머의 전체 블록 위상에 따라, 각각의 고유한 물질 단계인 많은 형태론을 얻을 수 있다.

이온 액체는 마이크 분리도 보여준다.음이온과 양이온이 반드시 호환되는 것은 아니며 그렇지 않으면 분해될 수 있지만, 전하 흡인력은 이들 음이온과 양이 분리되는 것을 막는다.음이온과 양이온과 양이온들은 균일한 액체에서처럼 자유롭게 분해되지 않고 구획화된 층이나 마이크로엘 안에서 확산되는 것처럼 보인다.[8]

저온 상태

초전도체

주요 기사:초전도성

초전도체는 전기저항이 전혀 없고 따라서 완벽한 전도성을 가진 물질이다.이것은 저온에서 존재하는 구별되는 물리적 상태로서, 저항성은 각 초전도체에 대해 극명하게 정의된 전환 온도에서 유한한 값으로 불연속적으로 증가한다.[9]

초전도체는 또한 마이스너 효과 또는 완벽한 직경이라고 알려진 현상인 모든 자기장을 내부로부터 배제한다.[9]초전도 자석은 자기 공명 영상 기계에서 전자석으로 사용된다.

초전도현상은 1911년에 발견되었으며, 75년 동안 30K 이하의 온도에서 일부 금속과 금속 합금에서만 알려져 있었다.1986년 특정 세라믹 산화물에서 이른바 고온 초전도성이 발견되어 현재 164K의 높은 온도에서 관측되고 있다.[10]

초유체

초유체 단계의 액체 헬륨이 롤린 필름의 컵 벽 위로 기어올라 결국 컵에서 뚝뚝 떨어진다.
주요 기사:초유체

절대 0에 가까운 어떤 액체는 점성이 제로(또는 무한 유체, 즉 마찰 없이 흐르는 것)이기 때문에 초유체로 묘사되는 두 번째 액체 상태를 형성한다.이는 람다 온도 2.17 K(-270.98°C; -455.76°F) 이하에서 초유체를 형성하는 헬륨에 대해 1937년에 발견되었다.이 상태에서는 컨테이너에서 "클림브"를 시도한다.[11]또한 무한 열전도도를 가지고 있어 초유체에서 온도 구배가 형성되지 않는다.회전하는 용기에 초유체를 넣으면 정량화된 vortices가 발생한다.

이러한 성질은 공통 동위원소 헬륨-4가 초유체 상태에서 보스-아인슈타인 응축수(다음 섹션 참조)를 형성한다는 이론에 의해 설명된다.보다 최근에 페르미오닉 콘덴세이트 슈퍼플루오르드는 희귀 동위원소 헬륨-3와 리튬-6에 의해 훨씬 더 낮은 온도에서 형성되었다.[12]

보스-아인슈타인 응축수

루비듐 가스의 속도: 시작 물질은 왼쪽에 있고, 보세-아인슈타인 응축수는 오른쪽에 있다.
주요 기사:보스-아인슈타인 응축수

1924년 알버트 아인슈타인과 사티엔드라 나트 보스는 때때로 물질의 5번째 상태로 언급되는 "보스-아인슈타인 응축수"(BEC)를 예측했다.BEC에서 물질은 독립 입자로 작용하는 것을 멈추고, 단일의 균일한 파동 기능으로 설명할 수 있는 단일 양자 상태로 붕괴한다.

가스 단계에서 보세-아인슈타인 응축수는 여러 해 동안 검증되지 않은 이론적 예측으로 남아 있었다.1995년, 볼더에 있는 콜로라도 대학의 JILA의 에릭 코넬과 칼 와이먼의 연구 그룹은 실험적으로 처음으로 그러한 응축수를 생산했다.보세-아인슈타인 응축수는 고체보다 "색"이다.원자가 절대 영도(-273.15°C)(-459.67°F)에 매우 근접한 온도에서 매우 유사(또는 동일한) 양자 레벨을 가질 때 발생할 수 있다.

페르미온 응축수

주요 기사:페르미온 응축수

페르미온 응축수는 보스-아인슈타인 응축수와 유사하지만 페르미온으로 구성되어 있다.파울리 배타원리는 페르미온들이 같은 양자 상태에 들어가는 것을 막지만, 한 쌍의 페르미온들은 보손처럼 행동할 수 있고, 그런 다음 여러 쌍의 페르미온들은 제한 없이 동일한 양자 상태로 들어갈 수 있다.

뤼드베르크 분자

강하게 이상적이지 않은 플라즈마의 측정 가능한 상태 중 하나는 Rydberg 물질이라고 불리는 흥분된 원자의 응축물이다.이 원자들은 또한 일정 온도에 도달하면 이온과 전자로 변할 수 있다.2009년 4월 네이처는 라이드버그 원자와 지상국 원자로부터 라이드버그 분자가 생성되었다고 보고하면서 그러한 물질 상태가 존재할 수 있음을 확인했다.[13][14]그 실험은 초경량 루비듐 원자를 사용하여 수행되었다.

퀀텀 홀 상태

주요 기사:퀀텀 홀 효과

양자 홀 상태는 전류 흐름에 수직인 방향으로 측정된 정량화된 홀 전압을 발생시킨다.양자 스핀 홀 상태는 에너지를 적게 소비하고 열을 적게 발생시키는 전자 소자의 개발을 위한 기반을 마련할 수 있는 이론적 단계다.이것은 양자 홀 물질 상태의 파생이다.

광자성 물질

주요 기사:광자성 물질

광자 물질은 기체와 상호작용하는 광자가 겉보기 질량을 발달시켜, 심지어 광자 "분자"를 형성하면서 서로 상호작용을 할 수 있는 현상이다.질량의 근원은 가스인데, 그것은 질량이 크다.이는 광자가 휴식량이 없어 상호작용을 할 수 없는 빈 공간에서 움직이는 것과는 대조적이다.

드롭골격

주요 기사:드롭골격

서로 주위로 흐르고 심지어 액체처럼 물결치는 전자와 구멍의 "퀀텀 안개"는 이산쌍으로 존재하는 것이 아니라 액체처럼 존재하는 것이다.[15]

고에너지 상태

퇴화 물질

주요 기사:퇴화 물질

죽은 별들의 중심부에서와 같이 극도로 높은 압력 하에서, 보통 물질은 주로 양자역학적 효과에 의해 지탱되는 퇴행 물질로 알려진 일련의 이국적인 물질 상태로의 전환을 겪는다.물리학에서 "감소"는 동일한 에너지를 가지고 있고 따라서 상호 교환이 가능한 두 상태를 가리킨다.퇴화 물질은 두 개의 페르미온 입자가 동일한 양자 상태를 점유하지 못하도록 하는 파울리 배타 원리에 의해 지지된다.일반 플라즈마와는 달리, 변질된 플라즈마는 열을 가하면 거의 팽창하지 않는데, 이는 단순히 운동량 상태가 남아 있지 않기 때문이다.결과적으로, 퇴화한 별들은 매우 높은 밀도로 붕괴된다.중력은 증가하지만 압력은 비례적으로 증가하지 않기 때문에 더 큰 질량의 퇴행성은 더 작다.

전자감소 물질은 백색 왜성 안에서 발견된다.전자는 원자에 묶여있지만 인접한 원자로 전이될 수 있다.중성자-감소 물질은 중성자 별에서 발견된다.광대한 중력 압력은 원자를 매우 강하게 압축하여 전자가 역 베타데케이를 통해 양자와 결합하도록 강요되어 중성자의 초밀도 혼합을 초래한다.일반적으로 원자핵 외부의 자유 중성자는 약 10분의 반수명으로 붕괴하지만 중성자 별에서는 붕괴가 역 붕괴에 의해 추월된다.차가운 퇴화 물질은 목성과 같은 행성과 훨씬 더 거대한 갈색 왜성에도 존재하는데, 이것은 금속 수소를 가진 핵이 있을 것으로 예상된다.퇴보성 때문에 더 많은 거대한 갈색 왜성들은 눈에 띄게 크지 않다.금속에서 전자는 퇴화되지 않은 양의 이온의 격자 안에서 움직이는 퇴화 가스로 모델링될 수 있다.

쿼크 물질

주요기사 : QCD물질

보통의 차가운 물질에서, 핵물질의 기본 입자인 쿼크는 강한 힘에 의해 양성자와 중성자와 같은 2-4 쿼크로 구성된 하드론 속으로 제한된다.쿼크 물질 또는 양자 색역학(QCD) 물질은 강력한 힘이 극복되고 쿼크가 분리되어 자유롭게 움직일 수 있는 위상의 그룹이다.쿼크 물질 단계는 매우 높은 밀도 또는 온도에서 발생하며, 실험실에서 평형상태로 그것들을 생산하는 알려진 방법은 없다; 보통의 조건에서, 형성된 쿼크 물질은 즉시 방사능 붕괴를 겪는다.

이상한 물질은 존재에 대한 직접적인 증거는 없지만 톨만-오펜하이머-볼코프 한계(약 2–3 태양 질량)에 가까운 일부 중성자 별 내부에 존재하는 것으로 의심되는 쿼크 물질의 일종이다.이상한 물질에서, 이용 가능한 에너지의 일부는 이상한 쿼크로 나타나는데, 이것은 공통의 다운 쿼크의 더 무거운 아날로그인 것이다.이것은 알려지지 않았지만, 일단 형성된 낮은 에너지 상태에서는 안정적일 수 있다.

쿼크-글루온 플라즈마는 글루온의 바다에서 영구적으로 입자로 묶이는 것이 아니라 쿼크가 자유로워지고 독립적으로 움직일 수 있는 매우 높은 온도 단계다.이것은 플라즈마에서 원자로부터 전자가 해방되는 것과 유사하다.이 상태는 입자 가속기에서 극히 높은 에너지 중이온 충돌에서 잠시 얻을 수 있으며, 과학자들이 이론화만 하는 것이 아니라 개별 쿼크의 특성을 관찰할 수 있게 한다.쿼크-글루온 플라즈마는 CERN에서 2000년에 발견되었다.기체처럼 흐르는 플라즈마와 달리 QGP 내 상호작용은 강하고 액체처럼 흐른다.

높은 밀도와 상대적으로 낮은 온도에서 쿼크는 이론화되어 현재 성질을 알 수 없는 쿼크 액체를 형성한다.그것은 훨씬 더 높은 밀도에서 뚜렷한 색상-맛-잠김(CFL) 단계를 형성한다.이 단계는 색전하를 위해 초전도적이다.이러한 위상은 중성자 별에서 발생할 수 있지만 현재 이론적이다.

컬러 유리 응축수

주요 기사:컬러 유리 응축수

색유리 응축수는 빛의 속도 근처를 여행하는 원자핵에 존재한다고 이론화된 물질의 일종이다.아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 고에너지 핵은 운동 방향을 따라 수축되거나 압축된 길이로 나타난다.그 결과 핵 안의 글루온은 빛의 속도 근처를 여행하는 '글루온 벽'으로 정지해 있는 관찰자에게 나타난다.매우 높은 에너지에서, 이 벽의 글루온의 밀도는 크게 증가하는 것으로 보인다.이러한 벽의 충돌에서 생성된 쿼크-글루온 플라즈마와는 달리, 색유리 응축수는 벽 자체를 설명하며, RHIC 및 대하드론 충돌기 등 고에너지 조건에서만 관측할 수 있는 입자의 내적 특성이다.

매우 높은 에너지 상태

다양한 이론들은 매우 높은 에너지로 물질의 새로운 상태를 예측한다.알 수 없는 상태가 우주에 바이런 비대칭을 만들어냈지만, 그것에 대해서는 거의 알려져 있지 않다.끈 이론에서, 해데돈 온도는 초스트링이 많이 생산되는 약 10K에서30 예측된다.플랑크 온도(10K32)에서 중력은 개별 입자 사이에서 중요한 힘이 된다.어떤 현재 이론도 이러한 상태를 설명할 수 없으며 그것들은 예측 가능한 실험으로 만들어질 수 없다.그러나 이러한 상태는 우주론에서 중요한데, 우주가 빅뱅의 이러한 상태들을 통과했을 수도 있기 때문이다.

일반상대성이 블랙홀의 중심에 존재한다고 예측한 중력 특이성은 물질의 국면이 아니라 물질적인 물체(물질의 질량 에너지가 생성에 기여하였지만)가 아니라 오히려 스페이스타임의 성질이다.스페이스타임이 거기서 분해되기 때문에 특이점은 국부적인 구조로 생각할 것이 아니라 스페이스타시의 글로벌하고 위상적인 특징으로 생각해야 한다.[16]기초 입자도 근본적으로 물질이 아니라 국부적인 공간적 특성이라는 주장이 제기됐다.[17]양자 중력에서 특이점은 사실 물질의 새로운 국면으로 전환될 수 있다.[18]

기타 제안된 주

슈퍼솔리드

주요 기사:슈퍼솔리드

초유체(supersolid)는 초유체 성질을 가진 공간적으로 순서가 정해진 물질(즉, 고체 또는 결정)이다.초유체와 유사하게 초유체는 마찰 없이 움직일 수 있지만 단단한 형태를 유지한다.슈퍼솔리드(supersolid)는 고체지만, 다른 고형물과는 다른 많은 특성 특성을 보여서 많은 사람들이 이것이 또 다른 물질 상태라고 주장한다.[19]

스트링넷액

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끈 그물 액체에서 원자는 액체처럼 분명히 불안정한 배열을 가지고 있지만, 고체와 같은 전체적인 패턴에서는 여전히 일관성이 있다.정상적인 고체 상태일 때 물질의 원자들은 격자무늬로 스스로 정렬하기 때문에 어떤 전자의 회전은 그것에 닿는 모든 전자의 회전과 반대되는 것이다.그러나 끈 그물 액체에서 원자들은 같은 스핀을 가진 이웃을 갖기 위해 일부 전자가 필요한 어떤 패턴으로 배열된다.이것은 호기심 많은 특성들을 발생시킬 뿐만 아니라, 우주 자체의 근본적인 조건에 대한 몇 가지 특이한 제안을 뒷받침한다.

슈퍼글라스

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슈퍼글래스는 동시에 초유체성과 동결된 비정형 구조로 특징지어지는 물질의 국면이다.

임의 정의

비록 통일된 계정을 만들기 위한 여러 시도가 있었지만, 궁극적으로 물질의 상태에 대한 정의와 상태가 변화하는 지점은 임의적이다.[20][21][22]일부 저자들은 물질의 상태를 엄격하게 정의하기보다는 고체와 플라즈마 사이의 스펙트럼으로 더 잘 생각한다고 제안했다.[23]

참고 항목

상태의 변화를 나타내는 얼음 입방체 용해
물질의 단계적 전환(Phase transitions of mater)
)
에게
보낸 사람
 고체 액체 가스 플라즈마
고체 녹는 승화
액체 동결 기화
가스 퇴적 응축 이온화
플라즈마 재조합

참고 및 참조

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  23. ^ "(PDF) Wave Spectra in Solid and Liquid Complex (Dusty) Plasmas" (PDF). Researchgate.net. Retrieved 8 March 2022.

외부 링크