Solide, liquide, gaz… ce sont les états de la matière que nous connaissons bien, mais qu'est-ce qui fait un état de la matière? Et y a-t-il d'autres états de la matière?
Depuis que les gens ont d'abord fait des distinctions entre eux, les états de la matière ont été définis par la façon dont la matière s'est comportée, en vrac; ainsi un solide avait une forme (et un volume) fixes, un liquide un volume fixe (mais changeait de forme pour s'adapter au récipient dans lequel il se trouvait) et un gaz se dilatait pour remplir son récipient. Une fois que nous avons réalisé que la matière est composée d'atomes (et de molécules), les états de la matière ont été distingués par la façon dont les molécules (ou atomes, dans un élément) se sont comportées: dans les solides, elles sont à la fois proches et dans un arrangement fixe (par exemple dans cristaux), dans les liquides à proximité mais l'arrangement n'est pas fixe, et dans les gaz pas à proximité (donc pas d'arrangement particulier).
Mais qu'en est-il du plasma? Sorta comme un gaz - de sorte qu'il remplit n'importe quel récipient dans lequel il se trouve, c'est un gaz - mais pas (les ions et les électrons interagissent de manière complètement différente, dans un plasma, que les molécules (ou atomes) font dans un solide, un liquide ou un gaz ). Le plasma est donc le quatrième état de la matière.
Les choses sont devenues un peu plus compliquées au fur et à mesure que les scientifiques ont étudié la matière plus attentivement.
Par exemple, si vous chauffez de l'eau dans un récipient solide, mais transparent, au-dessus d'une certaine température (et pression) - appelée température critique (pression critique) - les états liquide et gazeux deviennent un ... l'eau est maintenant un fluide supercritique ( vous avez peut-être vu cela démontré, dans un cours de chimie peut-être, mais probablement pas avec de l'eau!).
Ensuite, il y a la distinction entre les cristaux (état cristallin) et les verres (état vitreux); les deux semblent très solides, mais la disposition des molécules dans un verre ressemble plus à celle des molécules dans un liquide qu'à celles d'un cristal… et les verres peuvent couler, tout comme les liquides, s'ils sont laissés assez longtemps.
Y a-t-il un «cinquième état de la matière»? Oui! Un condensat de Bose-Einstein (BEC)… qui est comme un gaz, sauf que les atomes constitutifs sont tous (ou principalement) dans l'état quantique le plus bas possible… donc un BEC a des propriétés en vrac tout à fait différentes de celles de tout autre état de la matière (quantique comportement macroscopique).
En astrophysique, il existe de nombreux états exotiques de la matière; par exemple, dans les étoiles naines blanches, la matière est empêchée de s'effondrer davantage (par gravité) par la pression de dégénérescence des électrons; le même genre de chose se produit dans les étoiles à neutrons, sauf que sa pression de dégénérescence neutronique (il peut aussi y avoir un état de matière encore plus extrême, soutenu par la pression de dégénérescence des quarks!). Il existe également une contrepartie aux plasmas ordinaires: le plasma quark-gluon (dans un plasma ordinaire fait d’hydrogène, les atomes sont décomposés en électrons et protons; dans un plasma quark-gluon, les protons et les neutrons «fondent» dans leurs quarks et gluons constitutifs).
Y a-t-il des histoires liées à Space Magazine? Sûr! Par exemple: Oubliez les étoiles à neutrons, les étoiles Quark peuvent être les corps les plus denses de l'univers, le rayon Schwarzschild et la fusée à magnétoplasma de nouvelle génération pourraient être testées sur la station spatiale.
Les états de la matière, dont certains exotiques, sont quelque chose que vous trouverez discuté dans Astronomy Cast; par exemple ce Questions Show.
Sources:
Wikipédia
Université Purdue
L'Université de New York
Wikipédia: condensat de Bose-Einstein
