Ngoài thể rắn, thể lỏng, thể khí ra, vật chắt còn ở trạng thái nào?

Vật chất xung quanh chúng ta muôn hình muôn vẻ, phong phú đa dạng. Nếu cần phân loại chắc bạn có thế chi ra ngay không khó khăn gì cái nào là chất rắn, cái nào là chất lỏng, cái nào là chất khí. Ngoài ba loại đó ra vật chất còn ở trạng thái nào khác nữa không?

Hãy lấy nước làm ví dụ: đun nóng một cục đá đến mức độ nhất định, nó (thế rắn) sẽ biến thành nưóc (thể lỏng), nhiệt độ tăng lên nữa nước sẽ bốc hoi (thế khí). Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ hoi nước lên cao hon nữa thì sẽ được kết quà như thế nào?

Khi nhiệt độ chất khí cao hơn vài ngàn độ thì các electron mang điện tích âm bắt đầu bứt khỏi nguyên tử và chuyển động tự do, nguyên tử trở thành các ion mang điện tích dương. Nhiệt độ càng cao thì số electron bứt ra khỏi nguyên tử chất khí càng nhiều, hiện tượng này được gọi là sự ion hoá của chất khí. Các nhà khoa học gọi thê khí ion hoá là "trạng thái plasma".

Ngoài nhiệt độ cao ra, dùng các tia tử ngoại, tia X, tia cực mạnh chiếu vào chât khí cũng có thể làm cho nó biến thành plasma.

Có thế bạn cảm thấy plasma rất hiếm có. Nhưng thực ra đó lại là một trạng thái phô biến trong vũ trụ.

Phần lớn những vì sao phát sáng trong vũ trụ đêu có nhiệt độ và áp suất cực cao, vật chất ở trong lòng các vì sao này đều ờ trạng thái plasma. Chỉ có ỏ một số hành tinh tối và vật chất phân tán trong thiên hà mới có thế tìm thấy chất rắn, chất lỏng và chất khí.

Ngay xung quanh chúng ta cũng thuờng gặp vật chất ở trạng thái plasma. Như ở trong bóng đèn huỳnh quang, trong hồ quang điện sáng chói đều có thê tìm thấy dấu vết của nó. Hơn nữa, trong tâng ion xung quanh trái đất, trong hiện tượng cực quang, trong khí phóng điện sáng chói ở khí quyến và trong đuôi của các sao chổi ta đều có thê tìm thấy trạng thái plasma kì diệu này. Các nhà khoa học đã phát hiện được các ngôi sao lùn trắng trong vũ trụ, có kích thước không lớn nhưng mật độ cúa chúng thì rất đáng kinh ngạc. Mật độ của chúng ước tính gấp từ 36 triệu đến mấy trăm triệu lần mật độ của nước. Vì sao lại như vậy?

Vật chất là do các nguyên tử cấu tạo thành, ở chất thông thường, trong nguvên tử và giữa các nguyên từ với nhau có khoảng không rất lớn. Trung tâm của nguyên tử là hạt nhân, phía ngoài là các lớp electron chuyên động quanh nó; hạt nhân nguyên từ rất nặng, trọng lượng của nó chiếm 99% trọng lượng toàn bộ nguyên từ, thế nhung thể tích của hạt nhân rất nhỏ, giả sử nguyên tử là một ngôi nhà cao to thì hạt nhân nguvên tử chi là một viên bi thúy tinh đặt giữa ngôi nhà, vì vậy khoảng không bên trong nguvên tử cũng rất lán.

Ở bên trong ngôi sao lùn trắng áp suất và nhiệt độ đều rất lớn. Dưới áp suất này, không chỉ khoảng cách giữa các nguyên tử vói nhau bị giảm đi mà ngay các lóp electron của nguyên tủ’ cũng bị ép vở, tất cả các hạt nhân nguyên tử và electron đều bị ép chặt vào vói nhau, lúc đó bên trong vật chất chẳng còn khoáng trống nào nửa vì thế vật chất trở nên đặc biệt nặng. Vật chất như vậy được các nhà khoa học gọi là "trạng thái siêu đặc".

Giả sử lại tăng thêm áp lực lên vật chât ở trạng thái siêu đặc thì những hạt nhân nguyên tử và electron đã bị ép chặt đến mức không thế chặt hơn được nữa, do đó hạt nhân nguyên tù sẽ bị võ ra, từ bên trong phóng ra các proton và nơtron. Khi xảy ra điều đó thì cấu tạo vật chất có nhũng thay đổi căn bản, proton kết hợp với electron biến thành nơtron. Trạng thái như thế được gọi là "trạng thái nơtron".

Mật độ của vật chất ở trạng thái nơtron còn làm cho người ta kinh ngạc hon, so với vật chất ở trạng thái siêu đặc thì nó lớn hơn 100.000 lần! Một vật chất ở trạng thái nơtron to bằng bao diêm có thê nặng tới 3 tỉ tấn, cần tới 96.000 đoàn tàu hòa lớn mới kéo nối nó.

Người ta cho rằng trong vũ trụ một số ngôi sao có thế có vật chất ở trạng thái như vậy và được gọi là sao nơtron.

Vì thế đến đây chúng ta biết rằng vật chất không chỉ có ba trạng thái rắn, lỏng, khí mà thôi.