物理世界漫游指南(1)

在中学物理当中,我们学习过物质的三态:

固态、液态、气态

那么在客观世界中,物质还有没有其它的状态呢?

正所谓大千世界,无奇不有,物质除了固液气这三态外,当然还有其它状态,分别是:

等离子态、超固态、中子态

今天我就和大家简单介绍一下物质的这三种特殊状态。

1.什么是等离子态?

我们知道,冰(固态)加热到0摄氏度会变成冰水混合物(固液共存态),再继续加热就会变成水(液态),继续一直加热到100摄氏度,水就会变成水蒸气(气态)。

可如果这时我们继续加热,让温度继续升高,会不会出现什么新的状态呢?中学的书本上没有做进一步探究。

事实上,只要不断加热,让气体的温度一路飙升到几千度,那个时候,气体内部变得十分不稳定,气体的原子核和周围的电子就会互相分离,于是原子核成为带正电荷的正离子,和带负电荷的电子一起,自顾自的、漫无目的的“闲逛”。

这个过程叫作气体的电离化,而电离化之后的气体,其状态就是“等离子态”。

太阳内部的物质几乎都处于等离子态,因为太阳的内部温度实在太高了。同理,恒星的内部物质大多也都处在等离子态。

2.什么是超固态?

顾名思义,比固态还固态的超级固态,就是超固态。

当恒星演化到末期,比如我们赖以生存的太阳,当它的寿命将尽的时候,表面重力接近于地球表面的10亿倍。在这样巨大的压力下,任何物体都将不复存在,连原子都被压碎了,电子会脱离轨道和原子核紧紧挤在一起。

因此,这个垂垂老矣的恒星最终变得体积极小,而密度极大。科学家把这样状态的恒星称作为“白矮星”,而白矮星的这种状态就叫“超固态”。

其实我们身处的地球,其地核内核就是密度极大的超固态物质。

3.什么是中子态?

中子态颇有一种返璞归真的意味。

如果我们能在超固态物质上增加更大的压力,那么原本紧紧相依的电子和原子核就会被挤压得更紧密,直至“挤爆”,即电子核被迫分解,释放出里面的质子和中子。

质子和中子终于重见天日,兴奋不已。质子刚准备撒欢儿,却猛然被一股极其巨大的压力像上帝之手般推向电子,并与其结合形成中子。

至此,物质的底层结构发生了根本改变,原子中的原子核和电子都不复存在,取而代之的全是中子。因此这样的状态,叫“中子态”。

中子态物质密度比超固态更大。一部智能手机大小的中子态物质,可能有100亿吨重。当然,这在我们的生活中是不可能有机会亲眼目睹了,如果有,一定是世界末日的那一天。

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