Sólido, líquido, gás ... esses são os estados da matéria com os quais estamos completamente familiarizados, mas o que contribui para um estado da matéria? E existem outros estados da matéria?
Desde que as pessoas fizeram distinções entre eles, os estados da matéria foram definidos pela forma como a matéria se comportava; portanto, um sólido tinha uma forma fixa (e volume), um líquido um volume fixo (mas mudou de forma para ajustar-se ao recipiente em que estava) e um gás expandido para encher seu recipiente. Uma vez que percebemos que a matéria é composta de átomos (e moléculas), os estados da matéria foram distinguidos pela forma como as moléculas (ou átomos, em um elemento) se comportavam: nos sólidos, eles estão próximos e em um arranjo fixo (por exemplo, cristais), em líquidos próximos, mas o arranjo não é fixo, e em gases não próximos (portanto, nenhum arranjo específico).
Mas e o plasma? É como um gás - de modo que ele preenche qualquer recipiente em que está, é um gás - mas não (os íons e elétrons interagem de maneiras completamente diferentes, em um plasma, do que as moléculas (ou átomos) fazem em um sólido, líquido ou gás ) Portanto, o plasma é o quarto estado da matéria.
As coisas ficaram um pouco mais complicadas à medida que os cientistas estudavam a matéria com mais cuidado.
Por exemplo, se você aquecer a água em um recipiente forte, mas transparente, acima de uma certa temperatura (e pressão) - chamada temperatura crítica (pressão crítica) - os estados de líquido e gás se tornam um ... a água agora é um fluido supercrítico ( você pode ter visto isso demonstrado, talvez numa aula de química, embora provavelmente não com água!).
Depois, há a distinção entre cristais (estado cristalino) e vidros (estado vítreo); ambos parecem muito sólidos, mas o arranjo das moléculas em um copo é mais parecido com o das moléculas em um líquido do que as de um cristal ... e os óculos podem fluir, assim como líquidos, se deixados por um tempo suficiente.
Existe um 'quinto estado da matéria'? Sim! Um condensado de Bose-Einstein (BEC) ... que é como um gás, exceto que os átomos constituintes estão todos (ou quase todos) no estado quântico mais baixo possível ... então um BEC tem propriedades a granel bastante diferentes das de qualquer outro estado da matéria (quantum comportamento se torna macroscópico).
Na astrofísica, existem muitos estados exóticos da matéria; por exemplo, nas estrelas anãs brancas, a matéria é impedida de colapsar (gravitacionalmente) pela pressão de degeneração de elétrons; o mesmo tipo de coisa acontece nas estrelas de nêutrons, exceto pela pressão de degeneração de nêutrons (também pode haver um estado de matéria ainda mais extremo, sustentado pela pressão de degeneração dos quarks!). Há também uma contrapartida dos plasmas comuns: plasma de quarks-glúons (em um plasma comum de hidrogênio, os átomos são quebrados em elétrons e prótons; em um prótons e nêutrons de plasma de quarks-glúons "derreter" em seus quarks e glúons constituintes).
Existem histórias relacionadas à Space Magazine? Certo! Por exemplo: esqueça as estrelas de nêutrons, as estrelas de quark podem ser os corpos mais densos do universo, o raio de Schwarzschild e o foguete magnetoplasma da próxima geração podem ser testados na estação espacial.
Os estados da matéria, incluindo alguns exóticos, são algo que você encontrará discutido no Astronomy Cast; por exemplo, esta mostra de perguntas.
Fontes:
Wikipedia
Universidade de Purdue
Universidade de Nova York
Wikipedia: Condensado de Bose-Einstein
