آنچه که ما تا کنون در کتاب های راهنمایی و دبیرستان و دانشگاه آموختیم این است که ماده دارای سه حالت جامد، مایع و گاز است اما امروزه دانشمندان سه حالت جدید ماده را شناسایی کرده‌اند که نمی‌توان آنها را جزو هیچکدام از حالت های قبلی طبقه بندی کرد
جامد
در حالت جامد، نیروهای بین مولکولی، بقدری قویتر از انرژی جنبشی هستند که باعث سخت شدن جسم در نتیجه عدم جاری شدن آن میگردند. جامدات شکل و حجم معینی دارند. در جامدات فاصله مولکول ها مانند فاصله آنها در مایع است. جامدات نمی‌توانند مانند وضعیتی که حالات مایع و گاز دارند، آزادانه به اطراف حرکت کنند. بلکه در جامد، مولکول ها در مکان‌های خاصی قرار می‌گیرند و فقط می‌توانند در اطراف این مکان‌ها حرکت نوسانی رفت و برگشتی بسیار کوچک انجام دهند.
مایع
در حالت مایع نیز مولکول ها به هم نزدیک بوده، بطوریکه نیروهای مابینشان قویتر از انرژی جنبشی آنان می‌باشد. از طرف دیگر، نیروها آنقدر قوی نیستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکول ها گردند. از این روست که جریان مایع از ظرفی به ظرف دیگر شدنی است، اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با مایعات دیگر از قبیل روغن ها و گلسیرین بسیار متفاوت است که این تفاوت در سرعت جاری شدن میزان مقاومت یک مایع در مقابل جاری شدن یعنی گرانروی آن خوانده می شود که خود تابعی از شکل، اندازه مولکولی، درجه حرارت و فشار می‌باشد. بنابراین مایعات حجم معین و شکل نامعینی دارند. فاصله مولکولها در مایعات در مقایسه با گازها بسیار کم است. در مایعات مولکول ها به اطراف خود حرکت می‌کنند و به سهولت روی هم می‌لغزند و راحت جریان (شارش) پیدا می‌کنند.
گاز
گاز ها کم چگالند و ساده متراکم می‌شوند و نه تنها شکل ظرف خود را می گیرند بلکه آنقدر منبسط می‌شوند تا ظرف را کاملاً پر کنند. اما اگر بخواهیم گازها را بهتر بشناسیم می توانیم بگوییم که حالت فیزیکی مواد در شرایط فشار و درجه حرارت طبیعی، بستگی به اندازه مولکولی و نیروهای بین آنها دارد. اگر مقدار کمی از یک گاز، در یک تانک نسبتاً بزرگی قرار گیرد، مولکول‌های آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش می‌شوند. پخش سریع مولکول‌های گاز دلالت بر آن می‌کند که نیروهای موجود میان مولکول ها، به مراتب ضعیف‌تر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکن است مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهنده آن است که مولکول های گاز باید نسبتاً از هم فاصله گرفته باشند. بنابراین شکل و حجم گازها بستگی به ظرفی دارد که در آن جای دارند. در حالت گازی، مولکول ها آزادانه به اطراف حرکت کرده و با یکدیگر و نیز با دیواره ظرف برخورد می‌کنند. فاصله مولکول ها در حالت گازی در حدود چند ده برابر فاصله آنها در حالت مایع و جامد است.
پلاسما
حالت چهارم ماده «پلاسما» شبیه گاز است و از اتم هایی تشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترون های خود را از دست داده‌اند (یونیده شده‌اند).
بیشتر مواد جهان در حالت پلاسما هستند مانند خورشید که از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما اغلب بسیار گرم است و می توان آن را در میدان مغناطیسی به دام انداخت. اما در تعریفی کلی از پلاسما باید گفت که: پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر بپندارد و مجبور شده آن را حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه، ترکیبی از یون‌های مثبت و الکترون با غلظت معین می‌باشد که مقدار الکترون‌ها و یون‌های مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد، تقریباً حالت شبه خنثایی دارد. پدیده‌های طبیعی زیادی از جمله آتش، خورشید، ستارگان و غیره در رده حالت پلاسمایی ماده قرار می‌گیرند. پلاسما شبیه به گاز است، ولی مرکب از ذرات باردار متحرکی به نام یون است. یون‌ها بشدت تحت تاثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار می‌گیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله، بخش خارجی جو زمین، اتمسفر ستارگان، بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنباله‌دار و شفق‌های قطبی شمالی که نمایش خیره کننده‌ای از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان می‌یابد.
ماده‌ی چگال بوز – اینشتن
حالت پنجم با نام ماده‌ی چگال بوز–اینشتن که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزون تا دماهای بسیار پایین پدید می‌آید. بوزون‌های سرد در هم فرومی‌روند و ابَر ذره‌ای که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذره‌های معمولی، شکل می‌گیرد. ماده‌ی چگال بوز-اینشتین شکننده است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.
ماده‌ی چگال فرمیونی
حالت تازه هم ماده‌ی چگال فرمیونی
است. دانشمندان این ماده‌ی تازه را با سرد کردن ابری از پانصدهزار اتم پتاسیم با جرم اتمی ۴۰ تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتمها در چنین دمایی بدون گرانروی جریان می‌یابند و این، نشانه ظهور ماده‌ای جدید بود. در این حالت اتم های پتاسیم بدون آنکه چسبندگی میان آنها وجود داشته باشد، بصورت مایع جریان یافتند. حالت چگالیده فرمیونی تا حدی شبیه چگالش بوز- انیشتن است. هر دو حالت از اتم‌هایی تشکیل شده‌اند که این اتم ها در دمای پایین به هم می‌پیوندند و جسم واحدی را تشکیل می دهند. در چگالش بوز- اینشتین اتم ها از نوع بوزون هستند در حالیکه در چگالش فرمیونی اتم ها فرمیونی هستند.
تفاوت میان بوزون و فرمیون چیست؟
رفتار بوزون ها به گونه ای است که تمایل دارند با هم پیوند برقرار کنند و به هم متصل شوند . یک اتم در صورتی که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون‌هایش زوج باشد، بوزون است. بعنوان مثال اتمهای سدیم بوزون هستند زیرا اتمهای سدیم در حالت عادی یازده الکترون، یازده پروتون و دوازده نوترون دارند که حاصل جمع آنها عدد زوج ۳۴ می شود. بنابراین اتمهای سدیم این قابلیت را دارند که در دماهای پایین به هم متصل شوند و حالت چگالیده بوز- اینشتین را پدید آورند اما از طرف دیگر فرمیونها منزوی هستند. این ذرات طبق اصل طرد پائولی هنگامی که در یک حالت کوانتومی قرار می گیرند همدیگر را دفع می‌کنند و اگر ذره‌ای در یک حالت کوانتومی خاص قرار گیرد مانع از آن می شود که ذره‌ی دیگری هم بتواند به آن حالت دسترسی یابد .
هر اتم که حاصل جمع تعداد الکترون، پروتون و نوترون هایش فرد باشد فرمیون است . به عنوان مثال ، اتم های پتاسیم با عدد جرمی ۴۰ فرمیون هستند زیرا دارای ۱۹ الکترون ، ۱۹ پروتون و ۲۱ نوترون هستند و حاصل جمع این سه عدد برابر ۵۹ می شود . دکتر جین و همکارانش بر پایه همین خاصیت انزوا طلبی فرمیونها روشی را پیش گرفتند و از میدانهای مغناطیسی کنترل شونده‌ای برای انجام آزمایش‌ها استفاده کردند . میدان مغناطیسی باعث می‌شود که اتمهای منفرد با هم جفت شوند و میزان جفت شدگی اتمها در این حالت با تغییر میدان مغناطیسی قابل کنترل است. انتظار می‌رفت که اتمهای جفت شده پتاسیم خواص همانند بوزون‌ها داشته باشند اما آزمایش‌ها نشان دادند که در بعضی از اتمها که میزان جفت شدگی ضعیف بود، هنوز بعضی از خواص فرمیونی خود را از دست نداده بودند.
در این حالت یک جفت از اتمهای جفت شده می تواند به جفت دیگری متصل شود و این جفت شدگی به همین ترتیب ادامه یابد تا این که سرانجام باعث تشکیل حالت چگالیده فرمیونی شود.
عالی بود
سپاس از نگاهتون🌹