პრეზენტაცია თემაზე "ალკოჰოლები" ქიმიაში powerpoint ფორმატში. პრეზენტაცია სკოლის მოსწავლეებისთვის შეიცავს 12 სლაიდს, სადაც ქიმიის თვალსაზრისით საუბარია ალკოჰოლებზე, მათ ფიზიკურ თვისებებზე, წყალბადის ჰალოგენებთან რეაქციებზე.

ფრაგმენტები პრეზენტაციიდან

ისტორიიდან

იცით, რომ ჯერ კიდევ მე-4 ს. ძვ.წ ე. იცოდნენ თუ არა ხალხმა ეთილის სპირტის შემცველი სასმელების დამზადება? ღვინო მიიღება ხილისა და კენკრის წვენების დუღილით. თუმცა, მისგან დამათრობელი კომპონენტის ამოღება მათ გაცილებით გვიან ისწავლეს. XI საუკუნეში. ალქიმიკოსებმა დაიჭირეს აქროლადი ნივთიერების ორთქლი, რომელიც გამოიყოფა ღვინის გაცხელებისას.

ფიზიკური თვისებები

• ქვედა სპირტები არის სითხეები, რომლებიც წყალში ძალიან ხსნადია, უფერო, სუნით.
• უმაღლესი სპირტები არის მყარი, წყალში უხსნადი.

ფიზიკური თვისებების თავისებურება: აგრეგაციის მდგომარეობა

• მეთილის სპირტი (ალკოჰოლების ჰომოლოგიური სერიის პირველი წარმომადგენელი) არის თხევადი. იქნებ მას აქვს მაღალი მოლეკულური წონა? არა. ნახშირორჟანგზე ბევრად ნაკლები. მერე რა არის?
• გამოდის, რომ ეს ყველაფერი წყალბადის ობლიგაციებზეა, რომლებიც წარმოიქმნება ალკოჰოლის მოლეკულებს შორის და არ აძლევს ცალკეულ მოლეკულებს გაფრენის საშუალებას.

ფიზიკური თვისებების თავისებურება: წყალში ხსნადობა

• ქვედა სპირტები წყალში ხსნადია, უმაღლესი სპირტები უხსნადია. რატომ?
• წყალბადის ბმები ზედმეტად სუსტია იმისთვის, რომ შეინარჩუნოს ალკოჰოლის მოლეკულა, რომელსაც აქვს დიდი უხსნადი ნაწილი, წყლის მოლეკულებს შორის.

ფიზიკური თვისებების თავისებურება: შეკუმშვა

• რატომ, გამოთვლითი ამოცანების გადაჭრისას ისინი არასოდეს იყენებენ მოცულობას, არამედ მხოლოდ მასას?
• შეურიეთ 500 მლ ალკოჰოლი და 500 მლ წყალი. ვიღებთ 930 მლ ხსნარს. წყალბადის ბმები ალკოჰოლისა და წყლის მოლეკულებს შორის იმდენად დიდია, რომ ხსნარის მთლიანი მოცულობა მცირდება, მისი „შეკუმშვა“ (ლათინურიდან contraktio - შეკუმშვა).

ალკოჰოლები მჟავებია?

• ალკოჰოლი რეაგირებს ტუტე ლითონებთან. ამ შემთხვევაში, ჰიდროქსილის ჯგუფის წყალბადის ატომი იცვლება მეტალით. მჟავას ჰგავს.
• მაგრამ ალკოჰოლების მჟავე თვისებები ძალიან სუსტია, იმდენად სუსტი, რომ ალკოჰოლი არ მოქმედებს ინდიკატორებზე.

მეგობრობა საგზაო პოლიციასთან.

• ალკოჰოლი მეგობრობს საგზაო პოლიციასთან? Მაგრამ როგორ!
• ოდესმე გაგაჩერებიათ საგზაო პოლიციის ინსპექტორი? ჩაისუნთქე მილში?
• თუ გაგიმართლათ, მაშინ მოხდა ალკოჰოლის დაჟანგვის რეაქცია, რომლის დროსაც ფერი შეიცვალა და ჯარიმის გადახდა მოგიწიათ.

წყალს ვაძლევთ 1

წყლის ამოღება - დეჰიდრატაცია შეიძლება იყოს ინტრამოლეკულური, თუ ტემპერატურა 140 გრადუსზე მეტია. ამ შემთხვევაში საჭიროა კატალიზატორი - კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა.

წყალს ვაძლევთ 2

თუ ტემპერატურა შემცირდა და კატალიზატორი იგივე დარჩა, მაშინ მოხდება ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაცია.

რეაქცია წყალბადის ჰალოგენებთან.

ეს რეაქცია შექცევადია და საჭიროებს კატალიზატორს - კონცენტრირებულ გოგირდმჟავას.

იმეგობრო თუ არ იმეგობრო ალკოჰოლთან.

კითხვა საინტერესოა. ალკოჰოლი ეხება ქსენობიოტიკებს - ნივთიერებებს, რომლებიც არ არის ადამიანის ორგანიზმში, მაგრამ გავლენას ახდენს მის სასიცოცხლო აქტივობაზე. ყველაფერი დამოკიდებულია დოზაზე.

1. ალკოჰოლიარის საკვები ნივთიერება, რომელიც უზრუნველყოფს ორგანიზმს ენერგიით. შუა საუკუნეებში ორგანიზმი ენერგიის დაახლოებით 25%-ს ალკოჰოლის მოხმარებით იღებდა.
2. ალკოჰოლი არის პრეპარატი, რომელსაც აქვს სადეზინფექციო და ანტიბაქტერიული ეფექტი.
3. ალკოჰოლი არის შხამი, რომელიც არღვევს ბუნებრივ ბიოლოგიურ პროცესებს, ანგრევს შინაგან ორგანოებს და ფსიქიკას და ჭარბი მოხმარების შემთხვევაში სიკვდილს იწვევს.

ყველა ნივთიერება შეიძლება იყოს აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში - მყარი, თხევადი, აირისებრი და პლაზმური. ძველად ითვლებოდა: სამყარო შედგება მიწის, წყლის, ჰაერისა და ცეცხლისგან. ნივთიერებების მთლიანი მდგომარეობა შეესაბამება ამ ვიზუალურ დაყოფას. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ საზღვრები საერთო სახელმწიფოებს შორის ძალიან თვითნებურია. დაბალ წნევაზე და დაბალ ტემპერატურაზე აირები იდეალურად ითვლება, მათში არსებული მოლეკულები შეესაბამება მატერიალურ წერტილებს, რომლებსაც შეუძლიათ შეჯახება მხოლოდ ელასტიური ზემოქმედების კანონების მიხედვით. მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების ძალები ზემოქმედების მომენტში უმნიშვნელოა, თავად შეჯახება ხდება მექანიკური ენერგიის დაკარგვის გარეშე. მაგრამ მოლეკულებს შორის მანძილის მატებასთან ერთად მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მოლეკულების ურთიერთქმედებაც. ეს ურთიერთქმედება იწყებს გავლენას აირისებრი მდგომარეობიდან თხევად ან მყარზე გადასვლაზე. მოლეკულებს შორის შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა სახის ურთიერთქმედება.

ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალებს არ აქვთ გაჯერება, განსხვავდება ატომების ქიმიური ურთიერთქმედების ძალებისგან, რაც იწვევს მოლეკულების წარმოქმნას. ისინი შეიძლება იყოს ელექტროსტატიკური დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ურთიერთობისას. გამოცდილებამ აჩვენა, რომ კვანტური მექანიკური ურთიერთქმედება, რომელიც დამოკიდებულია მოლეკულების მანძილსა და ორმხრივ ორიენტაციაზე, უმნიშვნელოა 10-9 მ-ზე მეტ მოლეკულებს შორის. იშვიათი აირებში შეიძლება უგულებელვყოთ ან ვივარაუდოთ, რომ პოტენციალი ურთიერთქმედების ენერგია პრაქტიკულად ნულის ტოლია. მცირე დისტანციებზე ეს ენერგია მცირეა, ზე , მოქმედებს ურთიერთმიზიდულობის ძალები

at - ურთიერთ მოგერიება და ძალა

მოლეკულების მიზიდულობა და მოგერიება დაბალანსებულია და F= 0. აქ ძალები განისაზღვრება მათი კავშირით პოტენციურ ენერგიასთან, მაგრამ ნაწილაკები მოძრაობენ, აქვთ კინეტიკური ენერგიის გარკვეული რეზერვი.

გეი. დაე, ერთი მოლეკულა იყოს უმოძრაო და მეორე დაეჯახოს მას, რომელსაც აქვს ენერგიის ასეთი მარაგი. როდესაც მოლეკულები ერთმანეთს უახლოვდებიან, მიზიდულობის ძალები ასრულებენ პოზიტიურ მუშაობას და მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია მცირდება დისტანციაზე, ამავდროულად იზრდება კინეტიკური ენერგია (და სიჩქარე). როდესაც მანძილი მცირდება, მიზიდულობის ძალები შეიცვლება მოგერიების ძალებით. ამ ძალების წინააღმდეგ მოლეკულის მიერ შესრულებული სამუშაო უარყოფითია.

მოლეკულა მიუახლოვდება უძრავ მოლეკულას, სანამ მისი კინეტიკური ენერგია მთლიანად არ გარდაიქმნება პოტენციალად. მინიმალური მანძილი დ,რომელ მოლეკულებს შეუძლიათ ერთმანეთთან მიახლოება ჰქვია ეფექტური მოლეკულური დიამეტრი.გაჩერების შემდეგ, მოლეკულა დაიწყებს მოშორებას მზარდი სიჩქარით მომგერიებელი ძალების მოქმედებით. მანძილის ხელახლა გავლის შემდეგ, მოლეკულა მოხვდება მიზიდულობის ძალების რეგიონში, რაც შეანელებს მის მოცილებას. ეფექტური დიამეტრი დამოკიდებულია კინეტიკური ენერგიის საწყის მარაგზე, ე.ი. ეს მნიშვნელობა არ არის მუდმივი. ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის ტოლ დისტანციებზე აქვს უსასრულოდ დიდი მნიშვნელობა ან "ბარიერი", რომელიც ხელს უშლის მოლეკულების ცენტრების კონვერგენციას უფრო მოკლე მანძილზე. ურთიერთქმედების საშუალო პოტენციური ენერგიის თანაფარდობა საშუალო კინეტიკურ ენერგიასთან განსაზღვრავს მატერიის მთლიან მდგომარეობას: აირებისთვის სითხეებისთვის, მყარისთვის.

შედედებული მედია არის თხევადი და მყარი. მათში ატომები და მოლეკულები განლაგებულია ახლოს, თითქმის შეხებით. სითხეებსა და მყარ სხეულებში მოლეკულების ცენტრებს შორის საშუალო მანძილი არის დაახლოებით (2 -5) 10 -10 მ, მათი სიმკვრივე დაახლოებით იგივეა. ატომთაშორისი მანძილი აღემატება იმ დისტანციებს, რომლებზეც ელექტრონული ღრუბლები ისე შეაღწია ერთმანეთს, რომ წარმოიქმნება საგრებელი ძალები. შედარებისთვის, ნორმალურ პირობებში აირებში საშუალო მანძილი მოლეკულებს შორის არის დაახლოებით 33 10 -10 მ.

AT სითხეებიმოლეკულათაშორისი ურთიერთქმედება უფრო გამოხატულია, მოლეკულების თერმული მოძრაობა ვლინდება წონასწორობის პოზიციის ირგვლივ სუსტი რხევებით და ერთი პოზიციიდან მეორეზე ხტუნვასაც კი. მაშასადამე, მათ აქვთ მხოლოდ მცირე დიაპაზონის რიგი ნაწილაკების განლაგებაში, ანუ თანმიმდევრულობა მხოლოდ უახლოესი ნაწილაკების განლაგებაში და დამახასიათებელი სითხე.

მყარიხასიათდებიან კონსტრუქციის სიმყარით, აქვთ ზუსტად განსაზღვრული მოცულობა და ფორმა, რომლებიც გაცილებით ნაკლებად იცვლება ტემპერატურისა და წნევის გავლენის ქვეშ. მყარ სხეულებში შესაძლებელია ამორფული და კრისტალური მდგომარეობები. ასევე არსებობს შუალედური ნივთიერებები - თხევადი კრისტალები. მაგრამ მყარი სხეულების ატომები სულაც არ არიან უმოძრაო, როგორც შეიძლება ვიფიქროთ. თითოეული მათგანი მუდმივად მერყეობს მეზობლებს შორის წარმოქმნილი ელასტიური ძალების გავლენის ქვეშ. ელემენტებისა და ნაერთების უმეტესობას აქვს კრისტალური სტრუქტურა მიკროსკოპის ქვეშ.

ასე რომ, მარილის მარცვლები იდეალურ კუბებს ჰგავს. კრისტალებში ატომები ფიქსირდება კრისტალური მედის კვანძებში და შეუძლიათ ვიბრაცია მხოლოდ გისოსების კვანძებთან. კრისტალები ქმნიან ნამდვილ მყარ ნივთიერებებს და ისეთი მყარი ნივთიერებები, როგორიცაა პლასტმასი ან ასფალტი, იკავებს შუალედურ ადგილს მყარ და სითხეებს შორის. ამორფულ სხეულს, ისევე როგორც სითხეს, აქვს მოკლე დიაპაზონის რიგი, მაგრამ ნახტომების ალბათობა მცირეა. ასე რომ, მინა შეიძლება ჩაითვალოს სუპერგაციებულ სითხედ, რომელსაც აქვს გაზრდილი სიბლანტე. თხევად კრისტალებს აქვთ სითხეების სითხე, მაგრამ ინარჩუნებენ ატომების განლაგების მოწესრიგებას და აქვთ თვისებების ანიზოტროპია.

ატომების ქიმიური ბმები (და დაახლოებით ში) კრისტალებში იგივეა, რაც მოლეკულებში. მყარი ნივთიერებების სტრუქტურა და სიმტკიცე განისაზღვრება ელექტროსტატიკური ძალების სხვაობით, რომლებიც აკავშირებენ ატომებს, რომლებიც ქმნიან სხეულს. მექანიზმმა, რომელიც აკავშირებს ატომებს მოლეკულებში, შეიძლება გამოიწვიოს მყარი პერიოდული სტრუქტურების წარმოქმნა, რომლებიც შეიძლება ჩაითვალოს მაკრომოლეკულებად. იონური და კოვალენტური მოლეკულების მსგავსად, არსებობს იონური და კოვალენტური კრისტალები. კრისტალებში იონური გისოსები ერთმანეთთან იმართება იონური ბმებით (იხ. სურ. 7.1). სუფრის მარილის სტრუქტურა ისეთია, რომ თითოეულ ნატრიუმის იონს ექვსი მეზობელი ჰყავს - ქლორიდის იონები. ეს განაწილება შეესაბამება ენერგიის მინიმუმს, ანუ, როდესაც ასეთი კონფიგურაცია ყალიბდება, მაქსიმალური ენერგია გამოიყოფა. ამიტომ, როდესაც ტემპერატურა ეცემა დნობის წერტილს ქვემოთ, შეინიშნება ტენდენცია სუფთა კრისტალების წარმოქმნისკენ. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, თერმული კინეტიკური ენერგია საკმარისია კავშირის გასატეხად, კრისტალი დაიწყებს დნობას და სტრუქტურა იშლება. კრისტალური პოლიმორფიზმი არის სხვადასხვა კრისტალური სტრუქტურის მქონე სახელმწიფოების ფორმირების უნარი.

როდესაც ნეიტრალურ ატომებში ელექტრული მუხტის განაწილება იცვლება, მეზობლებს შორის სუსტი ურთიერთქმედება შეიძლება მოხდეს. ამ კავშირს ეწოდება მოლეკულური ან ვან დერ ვაალსის ბმა (როგორც წყალბადის მოლეკულაში). მაგრამ ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძალები ასევე შეიძლება წარმოიშვას ნეიტრალურ ატომებს შორის, მაშინ არ ხდება ატომების ელექტრონულ გარსებში გადაკეთება. ორმხრივი მოგერიება ელექტრონული გარსების მიახლოებისას ცვლის უარყოფითი მუხტების სიმძიმის ცენტრს დადებითთან შედარებით. თითოეული ატომი იწვევს მეორეში ელექტრულ დიპოლს და ეს იწვევს მათ მიზიდულობას. ეს არის ინტერმოლეკულური ძალების ან ვან დერ ვაალის ძალების მოქმედება, რომლებსაც აქვთ მოქმედების დიდი რადიუსი.

ვინაიდან წყალბადის ატომი ძალიან მცირეა და მისი ელექტრონი ადვილად გადაადგილდება, ის ხშირად იზიდავს ორ ატომს ერთდროულად, რაც ქმნის წყალბადის კავშირს. წყალბადის ბმა ასევე პასუხისმგებელია წყლის მოლეკულების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებაზე. იგი ხსნის წყლისა და ყინულის უნიკალურ თვისებებს (სურათი 7.4).

კოვალენტური ბმა(ან ატომური) მიიღწევა ნეიტრალური ატომების შიდა ურთიერთქმედების გამო. ასეთი ბმის მაგალითია ბმა მეთანის მოლეკულაში. ნახშირბადის უაღრესად შეკრული ფორმა არის ბრილიანტი (წყალბადის ოთხი ატომი შეიცვალა ოთხი ნახშირბადის ატომით).

ასე რომ, ნახშირბადი, რომელიც აგებულია კოვალენტურ კავშირზე, ქმნის კრისტალს ალმასის სახით. თითოეული ატომი გარშემორტყმულია ოთხი ატომით, რომლებიც ქმნიან რეგულარულ ტეტრაედრონს. მაგრამ თითოეული მათგანი ერთდროულად არის მეზობელი ტეტრაედონის წვერო. სხვა პირობებში, იგივე ნახშირბადის ატომები კრისტალიზდება გრაფიტი.გრაფიტში, ისინი ასევე დაკავშირებულია ატომური ბმებით, მაგრამ ისინი ქმნიან ექვსკუთხა თაფლის უჯრედების სიბრტყეებს, რომლებსაც შეუძლიათ ათვლა. ექვსკუთხედის წვეროებზე მდებარე ატომებს შორის მანძილი არის 0,142 ნმ. ფენები განლაგებულია 0,335 ნმ მანძილზე, ე.ი. სუსტად შეკრული, ამიტომ გრაფიტი არის პლასტიკური და რბილი (ნახ. 7.5). 1990 წელს მოხდა კვლევითი სამუშაოების ბუმი, რომელიც გამოწვეული იყო ახალი ნივთიერების მიღების შესახებ გზავნილით - ფულერიტი,შედგება ნახშირბადის მოლეკულებისგან - ფულერენებისგან. ნახშირბადის ეს ფორმა მოლეკულურია; ყველაზე პატარა ელემენტი არ არის ატომი, არამედ მოლეკულა. მას სახელი ეწოდა არქიტექტორ რ. ფულერის საპატივცემულოდ, რომელმაც 1954 წელს მიიღო პატენტი სამშენებლო სტრუქტურებისთვის ნახევარსფეროს შემადგენელი ექვსკუთხედებიდან და ხუთკუთხედებიდან. მოლეკულა საწყისი 60 ნახშირბადის ატომები 0,71 ნმ დიამეტრით აღმოაჩინეს 1985 წელს, შემდეგ აღმოაჩინეს მოლეკულები და ა.შ. ყველა მათგანს ჰქონდა სტაბილური ზედაპირი,

მაგრამ მოლეკულები C 60 და თან 70 . ლოგიკურია ვივარაუდოთ, რომ გრაფიტი გამოიყენება როგორც საკვები ფულერენების სინთეზისთვის. თუ ასეა, მაშინ ექვსკუთხა ფრაგმენტის რადიუსი უნდა იყოს 0,37 ნმ. მაგრამ აღმოჩნდა 0,357 ნმ-ის ტოლი. ეს 2%-იანი განსხვავება განპირობებულია იმით, რომ ნახშირბადის ატომები განლაგებულია სფერულ ზედაპირზე გრაფიტისგან მემკვიდრეობით მიღებული 20 რეგულარული ექვსკუთხედის და 12 რეგულარული ხუთკუთხედის წვეროებზე, ე.ი. დიზაინი ფეხბურთის ბურთს წააგავს. ირკვევა, რომ დახურულ სფეროში „დაკერვისას“ ბრტყელი ექვსკუთხედებიდან ზოგიერთი ხუთკუთხედად იქცა. ოთახის ტემპერატურაზე, C 60 მოლეკულები კონდენსირდება სტრუქტურაში, სადაც თითოეულ მოლეკულას აქვს 12 მეზობელი, რომლებიც დაშორებულია 0,3 ნმ. ზე თ= 349 K, ხდება პირველი რიგის ფაზის გადასვლა - გისოსი გადანაწილებულია კუბურში. კრისტალი თავისთავად არის ნახევარგამტარი, მაგრამ როდესაც ტუტე მეტალი ემატება C 60 კრისტალურ ფენას, ზეგამტარობა ხდება 19 კ ტემპერატურაზე. თუ ამ ღრუ მოლეკულაში შეჰყავთ ერთი ან სხვა ატომი, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც საფუძველი. ულტრამაღალი ინფორმაციის სიმკვრივით შესანახი საშუალების შექმნა: ჩაწერის სიმკვრივე მიაღწევს 4-10 12 ბიტს/სმ2. შედარებისთვის, ფერომაგნიტური მასალის ფილმი იძლევა ჩაწერის სიმკვრივეს 10 7 ბიტი / სმ 2, და ოპტიკური დისკები, ე.ი. ლაზერული ტექნოლოგია, - 10 8 ბიტი/სმ 2. ამ ნახშირბადს ასევე აქვს სხვა უნიკალური თვისებები, რომლებიც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მედიცინასა და ფარმაკოლოგიაში.

ვლინდება ლითონის კრისტალებში მეტალის ბმული,როდესაც ლითონის ყველა ატომი თავის ვალენტურ ელექტრონებს აძლევს "კოლექტიური გამოყენებისთვის". ისინი სუსტად არიან მიბმული ატომურ ბირთვებთან და შეუძლიათ თავისუფლად გადაადგილდნენ ბროლის გისოსებით. ქიმიური ელემენტების დაახლოებით 2/5 არის ლითონი. მეტალებში (ვერცხლისწყლის გარდა), ბმა იქმნება, როდესაც ლითონის ატომების ცარიელი ორბიტალები ერთმანეთს ემთხვევა და ელექტრონები იშლება კრისტალური ბადის წარმოქმნის გამო. გამოდის, რომ გისოსის კათიონები დაფარულია ელექტრონული გაზით. ლითონის კავშირი წარმოიქმნება, როდესაც ატომები ერთმანეთს უახლოვდებიან გარე ელექტრონული ღრუბლის ზომაზე ნაკლები მანძილით. ამ კონფიგურაციით (პაულის პრინციპი) იზრდება გარე ელექტრონების ენერგია და მეზობლების ბირთვები იწყებენ ამ გარე ელექტრონების მოზიდვას, ბუნდოვანებენ ელექტრონულ ღრუბლებს, თანაბრად ანაწილებენ მათ მეტალზე და აქცევენ მათ ელექტრონულ გაზად. ასე წარმოიქმნება გამტარი ელექტრონები, რაც ხსნის ლითონების მაღალ ელექტროგამტარობას. იონურ და კოვალენტურ კრისტალებში გარე ელექტრონები პრაქტიკულად შეკრულია და ამ მყარი ნივთიერებების გამტარობა ძალიან დაბალია, მათ ე.წ. იზოლატორები.

სითხეების შინაგანი ენერგია განისაზღვრება მაკროსკოპული ქვესისტემების შიდა ენერგიების ჯამით, რომლებშიც ის შეიძლება დაიყოს გონებრივად, და ამ ქვესისტემების ურთიერთქმედების ენერგიებით. ურთიერთქმედება ხორციელდება მოლეკულური ძალების მეშვეობით, რომელთა დიაპაზონი დაახლოებით 10 -9 მ. მაკროსისტემებისთვის ურთიერთქმედების ენერგია პროპორციულია კონტაქტის არეზე, ამიტომ მცირეა, როგორც ზედაპირის ფენის ფრაქცია, მაგრამ ეს არ არის აუცილებელი. მას ზედაპირული ენერგია ეწოდება და გასათვალისწინებელია ზედაპირულ დაძაბულობასთან დაკავშირებულ პრობლემებში. როგორც წესი, სითხეები იკავებენ უფრო დიდ მოცულობას თანაბარი წონით, ანუ აქვთ უფრო დაბალი სიმკვრივე. მაგრამ რატომ იკლებს ყინულისა და ბისმუტის მოცულობა დნობისას და დნობის წერტილის შემდეგაც კი ინარჩუნებს ამ ტენდენციას გარკვეული დროის განმავლობაში? გამოდის, რომ ეს ნივთიერებები თხევად მდგომარეობაში უფრო მკვრივია.

სითხეში თითოეულ ატომზე მოქმედებს მისი მეზობლები და ირხევა მათ მიერ შექმნილ ანიზოტროპულ პოტენციალის ფარგლებში. მყარი სხეულისგან განსხვავებით, ეს ჭა არ არის ღრმა, რადგან შორეულ მეზობლებს ეფექტი თითქმის არ აქვთ. სითხეში ნაწილაკების უახლოესი გარემო იცვლება, ანუ სითხე მიედინება. გარკვეული ტემპერატურის მიღწევისას სითხე დუღს, დუღილის დროს ტემპერატურა მუდმივი რჩება. შემომავალი ენერგია იხარჯება ობლიგაციების გაწყვეტაზე და როდესაც ისინი მთლიანად იშლება, სითხე იქცევა გაზად.

სითხეების სიმკვრივე ბევრად აღემატება გაზების სიმკვრივეს იმავე წნევასა და ტემპერატურაზე. ამრიგად, წყლის მოცულობა ადუღებისას არის წყლის ორთქლის იმავე მასის მოცულობის მხოლოდ 1/1600. სითხის მოცულობა ოდნავ დამოკიდებულია წნევასა და ტემპერატურაზე. ნორმალურ პირობებში (20 °C და წნევა 1,013 10 5 Pa), წყალი იკავებს 1 ლიტრ მოცულობას. ტემპერატურის შემცირებით 10 ° C- მდე, მოცულობა შემცირდება მხოლოდ 0.0021-ით, წნევის მატებით - ორჯერ.

მიუხედავად იმისა, რომ ჯერ არ არსებობს სითხის მარტივი იდეალური მოდელი, მისი მიკროსტრუქტურა საკმარისად არის შესწავლილი და შესაძლებელს ხდის ხარისხობრივად ახსნას მისი მაკროსკოპული თვისებების უმეტესობა. ის ფაქტი, რომ სითხეებში მოლეკულების შეკრულობა უფრო სუსტია, ვიდრე მყარში, შენიშნა გალილეომ; მას გაუკვირდა, რომ კომბოსტოს ფოთლებზე წყლის დიდი წვეთები გროვდება და ფოთოლზე არ ვრცელდება. ცხიმიან ზედაპირზე დაღვრილი ვერცხლისწყლის ან წყლის წვეთები ადჰეზიის გამო პატარა ბურთულების ფორმას იღებს. როდესაც ერთი ნივთიერების მოლეკულები იზიდავს მეორე ნივთიერების მოლეკულებს, მას ე.წ დასველება,მაგალითად, წებო და ხე, ზეთი და ლითონი (მიუხედავად უზარმაზარი წნევისა, ზეთი ინახება საკისრებში). მაგრამ წყალი ამოდის თხელ მილებში, რომელსაც კაპილარებს უწოდებენ და რაც უფრო მაღლა იწევს, მით უფრო თხელია მილი. სხვა ახსნა არ შეიძლება იყოს, გარდა წყლისა და შუშის დასველების ეფექტისა. დამსველებელი ძალები მინასა და წყალს შორის უფრო მეტია, ვიდრე წყლის მოლეკულებს შორის. ვერცხლისწყლით ეფექტი საპირისპიროა: ვერცხლისწყლისა და შუშის დასველება უფრო სუსტია, ვიდრე ვერცხლისწყლის ატომებს შორის შეკრული ძალები. გალილეომ შენიშნა, რომ ცხიმწასმულ ნემსს შეუძლია წყალზე ცურვა, თუმცა ეს ეწინააღმდეგება არქიმედეს კანონს. როცა ნემსი ცურავს,

მაგრამ შენიშნეთ წყლის ზედაპირის უმნიშვნელო გადახრილობა, თითქოსდა გასწორებისკენ. წყლის მოლეკულებს შორის შეკრული ძალები საკმარისია ნემსის წყალში ჩავარდნის თავიდან ასაცილებლად. ზედაპირის ფენა, ფილმის მსგავსად, იცავს წყალს, ეს არის ზედაპირული დაძაბულობა,რომელიც წყლის ფორმას მისცემს უმცირეს ზედაპირს – სფერულს. მაგრამ ნემსი აღარ დაცურავს ალკოჰოლის ზედაპირზე, რადგან წყალში ალკოჰოლის დამატებისას ზედაპირული დაძაბულობა იკლებს და ნემსი იძირება. საპონი ასევე ამცირებს ზედაპირულ დაძაბულობას, ამიტომ ცხელი საპნის ქაფი, რომელიც შეაღწევს ბზარებსა და ნაპრალებში, უკეთ აშორებს ჭუჭყს, განსაკუთრებით ცხიმს, ხოლო სუფთა წყალი უბრალოდ წვეთებად იქცევა.

პლაზმა არის მატერიის მეოთხე საერთო მდგომარეობა, რომელიც არის გაზი დამუხტული ნაწილაკების კოლექციიდან, რომლებიც ურთიერთქმედებენ დიდ დისტანციებზე. ამ შემთხვევაში დადებითი და უარყოფითი მუხტების რაოდენობა დაახლოებით თანაბარია, ისე რომ პლაზმა ელექტრულად ნეიტრალურია. ოთხი ელემენტიდან პლაზმა შეესაბამება ცეცხლს. გაზის პლაზმურ მდგომარეობაში გადაქცევისთვის საჭიროა იონიზაციაელექტრონების ამოღება ატომებიდან. იონიზაცია შეიძლება განხორციელდეს გათბობით, ელექტრული გამონადენის მოქმედებით ან მყარი გამოსხივებით. მატერია სამყაროში ძირითადად იონიზებულ მდგომარეობაშია. ვარსკვლავებში იონიზაცია გამოწვეულია თერმულად, იშვიათ ნისლეულებში და ვარსკვლავთშორის გაზში, ვარსკვლავების ულტრაიისფერი გამოსხივებით. ჩვენი მზე ასევე შედგება პლაზმისგან, მისი გამოსხივება იონიზებს დედამიწის ატმოსფეროს ზედა ფენებს, ე.წ. იონოსფერო,შორ მანძილზე რადიოკავშირის შესაძლებლობა დამოკიდებულია მის მდგომარეობაზე. ხმელეთის პირობებში პლაზმა იშვიათია - ფლუორესცენტურ ნათურებში ან ელექტრო რკალში. ლაბორატორიებში და ტექნოლოგიაში პლაზმა ყველაზე ხშირად წარმოიქმნება ელექტრული გამონადენით. ბუნებაში, ეს ხდება ელვის საშუალებით. გამონადენით იონიზაციის დროს წარმოიქმნება ელექტრონული ზვავები, ჯაჭვური რეაქციის პროცესის მსგავსი. თერმობირთვული ენერგიის მისაღებად გამოიყენება ინექციის მეთოდი: ძალიან მაღალ სიჩქარეზე აჩქარებული აირის იონები შეჰყავთ მაგნიტურ ხაფანგებში, იზიდავს ელექტრონებს გარემოდან, ქმნიან პლაზმას. ასევე გამოიყენება წნევის იონიზაცია - დარტყმითი ტალღები. იონიზაციის ეს მეთოდი გვხვდება ზემკვრივ ვარსკვლავებში და, შესაძლოა, დედამიწის ბირთვში.

იონებსა და ელექტრონებზე მოქმედი ნებისმიერი ძალა იწვევს ელექტრულ დენს. თუ ის არ არის დაკავშირებული გარე ველებთან და არ არის დახურული პლაზმის შიგნით, ის პოლარიზებულია. პლაზმა ემორჩილება გაზის კანონებს, მაგრამ როდესაც გამოიყენება მაგნიტური ველი, რომელიც არეგულირებს დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობას, ის ავლენს გაზისთვის სრულიად უჩვეულო თვისებებს. ძლიერ მაგნიტურ ველში ნაწილაკები იწყებენ ბრუნვას ძალის ხაზების გარშემო და მაგნიტური ველის გასწვრივ ისინი თავისუფლად მოძრაობენ. ამბობენ, რომ ეს სპირალური მოძრაობა ცვლის ველის ხაზების სტრუქტურას და ველი „იყინება“ პლაზმაში. იშვიათი პლაზმა აღწერილია ნაწილაკების სისტემით, ხოლო უფრო მკვრივი პლაზმა აღწერილია სითხის მოდელით.

პლაზმის მაღალი ელექტრული გამტარობა არის მისი მთავარი განსხვავება გაზისგან. მზის ზედაპირზე ცივი პლაზმის გამტარობა (0,8 10 -19 ჯ) აღწევს ლითონების გამტარობას, ხოლო თერმობირთვულ ტემპერატურაზე (1,6 10 -15 ჯ) წყალბადის პლაზმა ნორმალურ პირობებში სპილენძზე 20-ჯერ უკეთ ატარებს დენს. ვინაიდან პლაზმას შეუძლია დენის გატარება, მასზე ხშირად გამოიყენება გამტარ სითხის მოდელი. იგი ითვლება უწყვეტ გარემოდ, თუმცა შეკუმშვა განასხვავებს მას ჩვეულებრივი სითხისგან, მაგრამ ეს განსხვავება ვლინდება მხოლოდ ნაკადებში, რომელთა სიჩქარე უფრო მეტია, ვიდრე ბგერის სიჩქარე. გამტარი სითხის ქცევა შესწავლილია მეცნიერებაში ე.წ მაგნიტური ჰიდროდინამიკა.სივრცეში ნებისმიერი პლაზმა იდეალური გამტარია და გაყინული ველის კანონები ფართოდ გამოიყენება. გამტარი სითხის მოდელი შესაძლებელს ხდის მაგნიტური ველის მიერ პლაზმური შეზღუდვის მექანიზმის გაგებას. ამრიგად, პლაზმური ნაკადები გამოიდევნება მზიდან, რაც გავლენას ახდენს დედამიწის ატმოსფეროზე. თავად ნაკადს არ აქვს მაგნიტური ველი, მაგრამ გარე ველი მასში გაყინვის კანონის მიხედვით ვერ შეაღწევს. პლაზმური მზის ნაკადები უბიძგებს უცხო პლანეტათაშორის მაგნიტურ ველებს მზის სიახლოვეს. ჩნდება მაგნიტური ღრუ, სადაც ველი სუსტია. როდესაც ეს კორპუსკულური პლაზმური ნაკადები უახლოვდება დედამიწას, ისინი ეჯახებიან დედამიწის მაგნიტურ ველს და იძულებულნი არიან მის ირგვლივ იმავე კანონის მიხედვით შემოახვიონ. გამოდის ერთგვარი გამოქვაბული, სადაც მაგნიტური ველი გროვდება და სადაც პლაზმური ნაკადები არ შეაღწევს. მის ზედაპირზე გროვდება დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც რაკეტებმა და თანამგზავრებმა დააფიქსირეს - ეს არის დედამიწის გარე რადიაციული სარტყელი. ეს იდეები ასევე გამოიყენებოდა მაგნიტური ველის მიერ პლაზმური ჩაკეტვის პრობლემების გადასაჭრელად სპეციალურ მოწყობილობებში - ტოკამაკებში (სიტყვების შემოკლებიდან: ტოროიდული კამერა, მაგნიტი). ამ და სხვა სისტემებში სრულად იონიზებული პლაზმით, იმედები ამყარებს დედამიწაზე კონტროლირებადი თერმობირთვული რეაქციის მიღებას. ეს უზრუნველყოფს ენერგიის სუფთა და იაფ წყაროს (ზღვის წყალი). ასევე მიმდინარეობს მუშაობა ფოკუსირებული ლაზერული გამოსხივების გამოყენებით პლაზმის მისაღებად და შესანარჩუნებლად.

ყველაზე გავრცელებული ცოდნა არის აგრეგაციის სამი მდგომარეობის შესახებ: თხევადი, მყარი, აირისებრი, ზოგჯერ ისინი ფიქრობენ პლაზმაზე, ნაკლებად ხშირად თხევად კრისტალზე. ახლახან ინტერნეტში გავრცელდა მატერიის 17 ფაზის სია, რომელიც აღებულია ცნობილი () სტივენ ფრაისგან. ამიტომ მათზე უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ, რადგან. ცოტა მეტი უნდა იცოდეთ მატერიის შესახებ, თუ მხოლოდ იმისთვის, რომ უკეთ გავიგოთ სამყაროში მიმდინარე პროცესები.

ქვემოთ მოცემული მატერიის საერთო მდგომარეობების სია იზრდება ყველაზე ცივი მდგომარეობიდან ყველაზე ცხელამდე და ა.შ. შეიძლება გაგრძელდეს. ამავდროულად, უნდა გვესმოდეს, რომ აირისებური მდგომარეობიდან (No. 11), ყველაზე „გაფართოებული“, სიის ორივე მხარეს, ნივთიერების შეკუმშვის ხარისხი და მისი წნევა (გარკვეული დათქმებით ასეთი შეუსწავლელი ჰიპოთეტური მდგომარეობები, როგორც კვანტური, სხივი ან სუსტად სიმეტრიული) იზრდება.ტექსტის შემდეგ მოცემულია მატერიის ფაზური გადასვლების ვიზუალური გრაფიკი.

1. კვანტური- მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელიც მიიღწევა, როდესაც ტემპერატურა ეცემა აბსოლუტურ ნულამდე, რის შედეგადაც შინაგანი ბმები ქრება და მატერია იშლება თავისუფალ კვარკებად.

2. ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი- მატერიის მთლიანი მდგომარეობა, რომელიც დაფუძნებულია აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურამდე გაცივებულ ბოზონებზე (აბსოლუტურ ნულზე ზემოთ გრადუსის მემილიონედზე ნაკლები). ასეთ ძლიერ გაცივებულ მდგომარეობაში ატომების საკმარისად დიდი რაოდენობა აღმოჩნდება მინიმალურ შესაძლო კვანტურ მდგომარეობებში და კვანტური ეფექტები იწყებს გამოვლინებას მაკროსკოპულ დონეზე. ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი (ხშირად მოიხსენიება როგორც "ბოზის კონდენსატი", ან უბრალოდ "უკან") წარმოიქმნება, როდესაც გაცივებთ ქიმიურ ელემენტს უკიდურესად დაბალ ტემპერატურაზე (ჩვეულებრივ, აბსოლუტურ ნულზე ზემოთ, მინუს 273 გრადუსი ცელსიუსით). , არის თეორიული ტემპერატურა რომელიც ყველაფერი ჩერდება).
სწორედ აქ იწყება უცნაური ამბები. პროცესები, რომლებიც ჩვეულებრივ მხოლოდ ატომურ დონეზეა დაკვირვებული, ახლა საკმარისად დიდი მასშტაბებით ხდება შეუიარაღებელი თვალით დასაკვირვებლად. მაგალითად, თუ ჭიქაში ჩადებთ „ზურგს“ და მიაწვდით სასურველ ტემპერატურას, ნივთიერება დაიწყებს კედელზე ცოცვას და საბოლოოდ თავისთავად გამოვა.
როგორც ჩანს, აქ საქმე გვაქვს მატერიის უშედეგო მცდელობასთან, შეამციროს საკუთარი ენერგია (რომელიც უკვე ყველა შესაძლო დონეს შორის ყველაზე დაბალ დონეზეა).
გამაგრილებელი აღჭურვილობის გამოყენებით ატომების შენელება წარმოქმნის სინგულარულ კვანტურ მდგომარეობას, რომელიც ცნობილია როგორც Bose condensate, ან Bose-Einstein. ეს ფენომენი იწინასწარმეტყველა ა. აინშტაინმა 1925 წელს, ს. ბოზის მუშაობის განზოგადების შედეგად, სადაც სტატისტიკური მექანიკა აშენდა ნაწილაკებისთვის, დაწყებული უმასური ფოტონებიდან მასის მქონე ატომებამდე (აინშტაინის ხელნაწერი, რომელიც დაკარგულად ითვლებოდა, ნაპოვნია ლეიდენის უნივერსიტეტის ბიბლიოთეკაში 2005 წელს). ბოზისა და აინშტაინის ძალისხმევის შედეგი იყო ბოზის კონცეფცია გაზის შესახებ, რომელიც ემორჩილება ბოზ-აინშტაინის სტატისტიკას, რომელიც აღწერს იდენტური ნაწილაკების სტატისტიკურ განაწილებას მთელი რიცხვის სპინით, რომელსაც ეწოდება ბოზონები. ბოზონები, რომლებიც, მაგალითად, არის როგორც ცალკეული ელემენტარული ნაწილაკები - ფოტონები, ასევე მთელი ატომები, შეიძლება იყვნენ ერთმანეთთან ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობებში. აინშტაინმა თქვა, რომ ატომების - ბოზონების ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე გაციება გამოიწვევს მათ გადასვლას (ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კონდენსაციას) ყველაზე დაბალ კვანტურ მდგომარეობაში. ასეთი კონდენსაციის შედეგი იქნება მატერიის ახალი ფორმის გაჩენა.
ეს გადასვლა ხდება კრიტიკულ ტემპერატურაზე დაბლა, რომელიც არის ერთგვაროვანი სამგანზომილებიანი გაზისთვის, რომელიც შედგება არაურთიერთმა ნაწილაკებისგან, ყოველგვარი თავისუფლების შიდა ხარისხის გარეშე.

3. ფერმიონის კონდენსატი- ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, საყრდენის მსგავსი, მაგრამ სტრუქტურით განსხვავებული. აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებისას ატომები განსხვავებულად იქცევიან საკუთარი კუთხური იმპულსის სიდიდეზე (სპინი). ბოზონებს აქვთ მთელი რიცხვითი სპინები, ფერმიონებს კი აქვთ 1/2-ის ჯერადი სპინები (1/2, 3/2, 5/2). ფერმიონები ემორჩილებიან პაულის გამორიცხვის პრინციპს, რომელიც ამბობს, რომ ორ ფერმიონს არ შეიძლება ჰქონდეს ერთი და იგივე კვანტური მდგომარეობა. ბოზონებისთვის ასეთი აკრძალვა არ არსებობს და, შესაბამისად, მათ აქვთ შესაძლებლობა იარსებონ ერთ კვანტურ მდგომარეობაში და ამით შექმნან ეგრეთ წოდებული ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი. ამ კონდენსატის წარმოქმნის პროცესი პასუხისმგებელია ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლაზე.
ელექტრონებს აქვთ სპინი 1/2 და შესაბამისად ფერმიონები არიან. ისინი გაერთიანდებიან წყვილებად (ე.წ. კუპერის წყვილებად), რომლებიც შემდეგ ქმნიან ბოზის კონდენსატს.
ამერიკელი მეცნიერები ცდილობდნენ მიეღოთ ერთგვარი მოლეკულა ფერმიონის ატომებიდან ღრმა გაგრილებით. რეალური მოლეკულებისგან განსხვავება ის იყო, რომ ატომებს შორის არ არსებობდა ქიმიური კავშირი - ისინი უბრალოდ მოძრაობდნენ ერთმანეთთან კორელაციური გზით. ატომებს შორის კავშირი უფრო ძლიერი აღმოჩნდა, ვიდრე კუპერის წყვილებში ელექტრონებს შორის. წარმოქმნილი ფერმიონების წყვილებისთვის ჯამური სპინი აღარ არის 1/2-ის ჯერადი, ამიტომ ისინი უკვე ბოზონებივით იქცევიან და შეუძლიათ ბოზის კონდენსატი შექმნან ერთი კვანტური მდგომარეობით. ექსპერიმენტის დროს კალიუმ-40 ატომის გაზი გაცივდა 300 ნანოკელვინამდე, ხოლო გაზი ე.წ. შემდეგ გამოიყენეს გარე მაგნიტური ველი, რომლის დახმარებითაც შესაძლებელი გახდა ატომებს შორის ურთიერთქმედების ხასიათის შეცვლა - ძლიერი მოგერიების ნაცვლად, ძლიერი მიზიდულობა დაიწყო. მაგნიტური ველის გავლენის გაანალიზებისას შესაძლებელი გახდა ისეთი მნიშვნელობის პოვნა, რომლის დროსაც ატომებმა დაიწყეს კუპერის წყვილი ელექტრონების ქცევა. ექსპერიმენტის შემდეგ ეტაპზე, მეცნიერები გვთავაზობენ ზეგამტარობის ეფექტის მიღებას ფერმიონული კონდენსატისთვის.

4. ზესთხევადი მატერია- მდგომარეობა, რომელშიც ნივთიერებას პრაქტიკულად არ აქვს სიბლანტე და როდესაც მიედინება, ის არ განიცდის ხახუნს მყარ ზედაპირზე. ამის შედეგია, მაგალითად, ისეთი საინტერესო ეფექტი, როგორიც არის ზესთხევადი ჰელიუმის სრული სპონტანური „გამოდევნა“ გემიდან მისი კედლების გასწვრივ გრავიტაციის საწინააღმდეგოდ. რა თქმა უნდა, აქ ენერგიის შენარჩუნების კანონის დარღვევა არ არის. ხახუნის ძალების არარსებობის შემთხვევაში, მხოლოდ გრავიტაციული ძალები მოქმედებენ ჰელიუმზე, ატომთაშორისი ურთიერთქმედების ძალები ჰელიუმსა და გემის კედლებსა და ჰელიუმის ატომებს შორის. ამრიგად, ატომთაშორისი ურთიერთქმედების ძალები აღემატება ყველა სხვა ძალას ერთად. შედეგად, ჰელიუმი მიდრეკილია მაქსიმალურად გავრცელდეს ყველა შესაძლო ზედაპირზე და, შესაბამისად, "მოგზაურობს" ჭურჭლის კედლების გასწვრივ. 1938 წელს საბჭოთა მეცნიერმა პიოტრ კაპიცამ დაამტკიცა, რომ ჰელიუმი შეიძლება არსებობდეს ზესთხევად მდგომარეობაში.
აღსანიშნავია, რომ ჰელიუმის მრავალი უჩვეულო თვისება ცნობილია საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში. თუმცა, ბოლო წლებში ეს ქიმიური ელემენტი საინტერესო და მოულოდნელი ეფექტებით „გვაფუჭებს“. ასე რომ, 2004 წელს, პენსილვანიის უნივერსიტეტის მოსეს ჩანმა და იუნინგ კიმმა მეცნიერული სამყარო დააინტერესეს იმით, რომ მათ მოახერხეს ჰელიუმის სრულიად ახალი მდგომარეობის მიღება - ზესთხევადი მყარი. ამ მდგომარეობაში, ჰელიუმის ზოგიერთ ატომს ბროლის ბადეში შეუძლია მიედინება სხვების ირგვლივ, და ამგვარად, ჰელიუმი შეიძლება მიედინება საკუთარ თავში. "სუპერსიხისტის" ეფექტი თეორიულად იწინასწარმეტყველეს ჯერ კიდევ 1969 წელს. და 2004 წელს - თითქოს ექსპერიმენტული დადასტურება. თუმცა, გვიანდელმა და ძალიან ცნობისმოყვარე ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ყველაფერი არც ისე მარტივია და, შესაძლოა, ფენომენის ასეთი ინტერპრეტაცია, რომელიც ადრე იყო მიღებული მყარი ჰელიუმის ზეთხევადობის გამო, არასწორია.
მეცნიერთა ექსპერიმენტი ჰამფრი მარისის ხელმძღვანელობით, ბრაუნის უნივერსიტეტიდან აშშ-ში იყო მარტივი და ელეგანტური. მეცნიერებმა თხევადი ჰელიუმის დახურულ ავზში თავდაყირა საცდელი მილი მოათავსეს. საცდელ მილში და ავზში ჰელიუმის ნაწილი ისე იყო გაყინული, რომ საცდელ მილში სითხესა და მყარს შორის საზღვარი უფრო მაღალი იყო, ვიდრე ავზში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, საცდელი მილის ზედა ნაწილში იყო თხევადი ჰელიუმი, ხოლო ქვედა ნაწილში მყარი ჰელიუმი; იგი შეუფერხებლად გადადიოდა ავზის მყარ ფაზაში, რომელზედაც დაასხით ცოტა თხევადი ჰელიუმი - სითხის დონეზე დაბალი. სინჯარაში. თუ თხევადი ჰელიუმი იწყებდა მყარში შეღწევას, მაშინ დონის სხვაობა შემცირდებოდა და მაშინ შეგვიძლია ვისაუბროთ მყარ ზეთხევად ჰელიუმზე. და პრინციპში, 13 ექსპერიმენტიდან სამში დონის განსხვავება შემცირდა.

5. სუპერმძიმე მატერია- აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მატერია გამჭვირვალეა და შეუძლია სითხესავით „მოდიოდეს“, მაგრამ სინამდვილეში ის მოკლებულია სიბლანტეს. ასეთი სითხეები ცნობილია მრავალი წლის განმავლობაში და უწოდებენ ზესთხევადებს. ფაქტია, რომ თუ ზესითხეს ურევენ, ის თითქმის სამუდამოდ ცირკულირებს, ხოლო ნორმალური სითხე საბოლოოდ დაწყნარდება. პირველი ორი სუპერთხევადი შექმნეს მკვლევარებმა ჰელიუმ-4-ისა და ჰელიუმ-3-ის გამოყენებით. ისინი გაცივდნენ თითქმის აბსოლუტურ ნულამდე - მინუს 273 გრადუს ცელსიუსამდე. და ჰელიუმ-4-დან ამერიკელმა მეცნიერებმა მოახერხეს სუპერ მყარი სხეულის მიღება. მათ გაყინული ჰელიუმი 60-ზე მეტჯერ შეკუმშეს წნევით, შემდეგ კი ნივთიერებით სავსე მინა დაამონტაჟეს მბრუნავ დისკზე. 0,175 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე დისკმა უცებ დაიწყო უფრო თავისუფლად ბრუნვა, რაც, მეცნიერთა აზრით, იმაზე მიუთითებს, რომ ჰელიუმი ზესხეულად იქცა.

6. მყარი- მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელიც ხასიათდება ფორმის სტაბილურობითა და ატომების თერმული მოძრაობის ბუნებით, რომლებიც ქმნიან მცირე ვიბრაციას წონასწორობის პოზიციების ირგვლივ. მყარი ნივთიერებების სტაბილური მდგომარეობა კრისტალურია. განასხვავებენ მყარ ნაწილებს ატომებს შორის იონური, კოვალენტური, მეტალის და სხვა სახის ბმებით, რაც განსაზღვრავს მათი ფიზიკური თვისებების მრავალფეროვნებას. მყარი სხეულების ელექტრული და ზოგიერთი სხვა თვისება ძირითადად განისაზღვრება მისი ატომების გარე ელექტრონების მოძრაობის ბუნებით. მათი ელექტრული თვისებების მიხედვით, მყარი იყოფა დიელექტრიკებად, ნახევარგამტარებად და ლითონებად; მათი მაგნიტური თვისებების მიხედვით იყოფა დიამაგნიტებად, პარამაგნიტებად და მოწესრიგებული მაგნიტური სტრუქტურის მქონე სხეულებად. მყარი სხეულების თვისებების გამოკვლევები გაერთიანდა დიდ ველში - მყარი მდგომარეობის ფიზიკაში, რომლის განვითარებაც სტიმულირდება ტექნოლოგიების საჭიროებებით.

7. ამორფული მყარი- ნივთიერების აგრეგაციის შედედებული მდგომარეობა, რომელსაც ახასიათებს ფიზიკური თვისებების იზოტროპია ატომებისა და მოლეკულების მოუწესრიგებელი განლაგების გამო. ამორფულ მყარ სხეულებში ატომები ვიბრირებენ შემთხვევით მდებარე წერტილების გარშემო. კრისტალური მდგომარეობიდან განსხვავებით, მყარი ამორფულიდან თხევადზე გადასვლა თანდათან ხდება. ამორფულ მდგომარეობაშია სხვადასხვა ნივთიერებები: ჭიქები, ფისი, პლასტმასი და ა.შ.

8. თხევადი კრისტალი- ეს არის ნივთიერების აგრეგაციის სპეციფიკური მდგომარეობა, რომელშიც ის ერთდროულად ავლენს ბროლისა და სითხის თვისებებს. დაუყოვნებლივ უნდა გავაკეთოთ დათქმა, რომ ყველა ნივთიერება არ შეიძლება იყოს თხევად კრისტალურ მდგომარეობაში. თუმცა, ზოგიერთ ორგანულ ნივთიერებას რთული მოლეკულებით შეუძლია შექმნას აგრეგაციის სპეციფიკური მდგომარეობა - თხევადი კრისტალები. ეს მდგომარეობა ხორციელდება გარკვეული ნივთიერებების კრისტალების დნობის დროს. როდესაც ისინი დნება, წარმოიქმნება თხევად-კრისტალური ფაზა, რომელიც განსხვავდება ჩვეულებრივი სითხეებისგან. ეს ფაზა არსებობს ბროლის დნობის ტემპერატურიდან უფრო მაღალ ტემპერატურამდე დიაპაზონში, რომლის გაცხელებისას თხევადი კრისტალი გარდაიქმნება ჩვეულებრივ სითხეში.
რით განსხვავდება თხევადი კრისტალი თხევადი და ჩვეულებრივი კრისტალებისაგან და რით ჰგავს მათ? ჩვეულებრივი სითხის მსგავსად, თხევად კრისტალს აქვს სითხე და იღებს ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც მოთავსებულია. ამით ის განსხვავდება ყველასთვის ცნობილი კრისტალებისაგან. თუმცა, მიუხედავად ამ თვისებისა, რომელიც მას სითხესთან აერთიანებს, მას აქვს კრისტალებისთვის დამახასიათებელი თვისება. ეს არის მოლეკულების სივრცეში მოწესრიგება, რომლებიც ქმნიან კრისტალს. მართალია, ეს შეკვეთა არ არის ისეთი სრულყოფილი, როგორც ჩვეულებრივ კრისტალებში, მაგრამ, მიუხედავად ამისა, ის მნიშვნელოვნად მოქმედებს თხევადი კრისტალების თვისებებზე, რაც განასხვავებს მათ ჩვეულებრივი სითხეებისგან. მოლეკულების არასრული სივრცითი მოწყობა, რომლებიც ქმნიან თხევად კრისტალს, გამოიხატება იმაში, რომ თხევად კრისტალებში არ არის სრული წესრიგი მოლეკულების სიმძიმის ცენტრების სივრცით მოწყობაში, თუმცა შეიძლება იყოს ნაწილობრივი წესრიგი. ეს ნიშნავს, რომ მათ არ აქვთ ხისტი ბროლის ბადე. ამიტომ, თხევად კრისტალებს, ისევე როგორც ჩვეულებრივ სითხეებს, აქვთ სითხის თვისება.
თხევადი კრისტალების სავალდებულო თვისება, რაც მათ აახლოებს ჩვეულებრივ კრისტალებს, არის მოლეკულების სივრცითი ორიენტაციის წესრიგის არსებობა. ორიენტაციის ასეთი წესრიგი შეიძლება გამოიხატოს, მაგალითად, იმაში, რომ თხევადი ბროლის ნიმუშში მოლეკულების ყველა გრძელი ღერძი ერთნაირად არის ორიენტირებული. ამ მოლეკულებს უნდა ჰქონდეს წაგრძელებული ფორმა. მოლეკულების ღერძების უმარტივესი დასახელებული წესრიგის გარდა, მოლეკულების უფრო რთული ორიენტაციის რიგის რეალიზება შესაძლებელია თხევად კრისტალში.
მოლეკულური ღერძების მოწესრიგების ტიპებიდან გამომდინარე, თხევადი კრისტალები იყოფა სამ ტიპად: ნემატური, სმექტური და ქოლესტერიული.
თხევადი კრისტალების ფიზიკისა და მათი გამოყენების კვლევა ამჟამად ფართო ფრონტზე მიმდინარეობს მსოფლიოს ყველა ყველაზე განვითარებულ ქვეყანაში. შიდა კვლევა კონცენტრირებულია როგორც აკადემიურ, ისე ინდუსტრიულ კვლევით დაწესებულებებში და აქვს ხანგრძლივი ტრადიცია. ვ.კ. ფრედერიკსი ვ.ნ. ცვეტკოვი. ბოლო წლებში, თხევადი კრისტალების სწრაფი შესწავლით, რუსი მკვლევარები ასევე მნიშვნელოვან წვლილს შეიტანენ ზოგადად თხევადი კრისტალების თეორიის და, კერძოდ, თხევადი კრისტალების ოპტიკის განვითარებაში. ასე რომ, ი.გ. ჩისტიაკოვა, ა.პ. კაპუსტინა, ს.ა. ბრაზოვსკი, ს.ა. პიკინა, ლ.მ. ბლინოვი და მრავალი სხვა საბჭოთა მკვლევარი ფართოდ არის ცნობილი სამეცნიერო საზოგადოებისთვის და ემსახურება თხევადი კრისტალების არაერთი ეფექტური ტექნიკური გამოყენების საფუძველს.
თხევადი კრისტალების არსებობა დადგინდა ძალიან დიდი ხნის წინ, კერძოდ 1888 წელს, ანუ თითქმის ერთი საუკუნის წინ. მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერები ამ მდგომარეობას 1888 წლამდე შეხვდნენ, ის ოფიციალურად მოგვიანებით აღმოაჩინეს.
პირველი, ვინც თხევადი კრისტალები აღმოაჩინა, იყო ავსტრიელი ბოტანიკოსი რეინიცერი. მის მიერ სინთეზირებული ახალი ნივთიერების ქოლესტერილ ბენზოატის გამოკვლევისას მან აღმოაჩინა, რომ 145 ° C ტემპერატურაზე, ამ ნივთიერების კრისტალები დნება, წარმოქმნის მოღრუბლულ სითხეს, რომელიც ძლიერად აფანტავს სინათლეს. მუდმივი გათბობით, 179 ° C ტემპერატურის მიღწევისას, სითხე ხდება გამჭვირვალე, ანუ ის იწყებს ოპტიკურ ქცევას, როგორც ჩვეულებრივი სითხე, როგორიცაა წყალი. ქოლესტერინის ბენზოატმა აჩვენა მოულოდნელი თვისებები მღვრიე ფაზაში. ამ ფაზის პოლარიზებული მიკროსკოპის ქვეშ შესწავლისას, რეინიცერმა აღმოაჩინა, რომ მას აქვს ორმხრივი შეფერხება. ეს ნიშნავს, რომ სინათლის გარდატეხის ინდექსი, ანუ სინათლის სიჩქარე ამ ფაზაში, დამოკიდებულია პოლარიზაციაზე.

9. თხევადი- ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელიც აერთიანებს მყარი მდგომარეობის მახასიათებლებს (მოცულობის კონსერვაცია, გარკვეული დაჭიმვის სიძლიერე) და აირისებრი მდგომარეობა (ფორმის ცვალებადობა). სითხეს ახასიათებს ნაწილაკების (მოლეკულების, ატომების) განლაგების მოკლე დიაპაზონის რიგი და მცირე განსხვავება მოლეკულების თერმული მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიასა და მათი ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიაში. სითხის მოლეკულების თერმული მოძრაობა შედგება წონასწორული პოზიციების ირგვლივ რხევებისა და შედარებით იშვიათი ნახტომებისგან ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეზე, რაც დაკავშირებულია სითხის სითხესთან.

10. სუპერკრიტიკული სითხე(GFR) არის ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, რომლის დროსაც ქრება განსხვავება თხევადი და აირის ფაზებს შორის. ნებისმიერი ნივთიერება კრიტიკულ წერტილზე ზემოთ ტემპერატურასა და წნევაზე არის სუპერკრიტიკული სითხე. ნივთიერების თვისებები სუპერკრიტიკულ მდგომარეობაში შუალედურია მის თვისებებს შორის გაზსა და თხევად ფაზებში. ამრიგად, SCF-ს აქვს მაღალი სიმკვრივე, სითხესთან ახლოს და დაბალი სიბლანტე, როგორც აირები. დიფუზიის კოეფიციენტს ამ შემთხვევაში აქვს შუალედური მნიშვნელობა სითხესა და გაზს შორის. სუპერკრიტიკულ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ორგანული გამხსნელების შემცვლელი ლაბორატორიულ და სამრეწველო პროცესებში. სუპერკრიტიკულმა წყალმა და სუპერკრიტიკულმა ნახშირორჟანგმა ყველაზე დიდი ინტერესი და განაწილება მიიღო გარკვეულ თვისებებთან დაკავშირებით.
სუპერკრიტიკული მდგომარეობის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა ნივთიერებების დაშლის უნარი. სითხის ტემპერატურის ან წნევის შეცვლით, შეიძლება შეიცვალოს მისი თვისებები ფართო დიაპაზონში. ამრიგად, შესაძლებელია სითხის მიღება, რომლის თვისებები ახლოს არის ან თხევადთან ან გაზთან. ამრიგად, სითხის დაშლის ძალა იზრდება სიმკვრივის მატებასთან ერთად (მუდმივ ტემპერატურაზე). ვინაიდან სიმკვრივე იზრდება წნევის მატებასთან ერთად, წნევის შეცვლამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს სითხის დაშლის ძალაზე (მუდმივ ტემპერატურაზე). ტემპერატურის შემთხვევაში, სითხის თვისებების დამოკიდებულება გარკვეულწილად უფრო რთულია - მუდმივი სიმკვრივის დროს, სითხის დაშლის ძალაც იზრდება, მაგრამ კრიტიკულ წერტილთან ახლოს, ტემპერატურის უმნიშვნელო მატებამ შეიძლება გამოიწვიოს სიმკვრივის მკვეთრი ვარდნა. და, შესაბამისად, დაშლის ძალა. სუპერკრიტიკული სითხეები განუსაზღვრელი ვადით ერევა ერთმანეთს, ასე რომ, როდესაც ნარევის კრიტიკულ წერტილს მიაღწევს, სისტემა ყოველთვის ერთფაზიანი იქნება. ორობითი ნარევის სავარაუდო კრიტიკული ტემპერატურა შეიძლება გამოითვალოს, როგორც ნივთიერებების კრიტიკული პარამეტრების საშუალო არითმეტიკული Tc(mix) = (მოლური ფრაქცია A) x TcA + (მოლური ფრაქცია B) x TcB.

11. აირისებრი- (ფრანგული gaz, ბერძნულიდან ქაოსი - ქაოსი), მატერიის საერთო მდგომარეობა, რომელშიც მისი ნაწილაკების (მოლეკულები, ატომები, იონები) თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია მნიშვნელოვნად აღემატება მათ შორის ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიას და, შესაბამისად, ნაწილაკებს. თავისუფლად გადაადგილება, თანაბრად შეავსეთ გარე ველების არარსებობის შემთხვევაში, მათთვის მიწოდებული მთელი მოცულობა.

12. პლაზმა- (ბერძნული პლაზმიდან - ჩამოსხმული, ფორმის), მატერიის მდგომარეობა, რომელიც არის იონიზირებული აირი, რომელშიც დადებითი და უარყოფითი მუხტების კონცენტრაცია თანაბარია (კვაზინეიტრალობა). სამყაროს მატერიის დიდი უმრავლესობა პლაზმურ მდგომარეობაშია: ვარსკვლავები, გალაქტიკური ნისლეულები და ვარსკვლავთშორისი გარემო. პლაზმა დედამიწასთან ახლოს არის მზის ქარის, მაგნიტოსფეროსა და იონოსფეროს სახით. მაღალი ტემპერატურის პლაზმა (T ~ 106 - 108 K) დეიტერიუმის და ტრიტიუმის ნარევიდან გამოკვლეულია კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმის განხორციელების მიზნით. დაბალი ტემპერატურის პლაზმა (T Ј 105K) გამოიყენება სხვადასხვა გაზის გამონადენ მოწყობილობებში (გაზის ლაზერები, იონური მოწყობილობები, MHD გენერატორები, პლაზმური ჩირაღდნები, პლაზმური ძრავები და ა.შ.), ასევე ტექნოლოგიაში (იხ. პლაზმის მეტალურგია, პლაზმური ბურღვა, პლაზმური ტექნოლოგია).

13. გადაგვარებული მატერია- არის შუალედური ეტაპი პლაზმასა და ნეიტრონიუმს შორის. ის შეინიშნება თეთრ ჯუჯებში და მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ვარსკვლავების ევოლუციაში. როდესაც ატომები უკიდურესად მაღალი ტემპერატურისა და წნევის პირობებში არიან, ისინი კარგავენ ელექტრონებს (ისინი გადადიან ელექტრონულ გაზში). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი მთლიანად იონიზირებულია (პლაზმა). ასეთი გაზის (პლაზმის) წნევა განისაზღვრება ელექტრონის წნევით. თუ სიმკვრივე ძალიან მაღალია, ყველა ნაწილაკი იძულებულია მიუახლოვდეს ერთმანეთს. ელექტრონები შეიძლება იყოს გარკვეული ენერგიების მქონე მდგომარეობებში და ორ ელექტრონს არ შეიძლება ჰქონდეს იგივე ენერგია (თუ მათი სპინები საპირისპირო არ არის). ამრიგად, მკვრივ გაზში, ენერგიის ყველა ქვედა დონე ივსება ელექტრონებით. ასეთ გაზს დეგენერატი ეწოდება. ამ მდგომარეობაში ელექტრონები აჩვენებენ ელექტრონის დეგენერაციულ წნევას, რომელიც ეწინააღმდეგება მიზიდულობის ძალებს.

14. ნეიტრონიუმი- აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მატერია გადადის ულტრამაღალი წნევის ქვეშ, რაც ლაბორატორიაში ჯერ მიუღწეველია, მაგრამ არსებობს ნეიტრონული ვარსკვლავების შიგნით. ნეიტრონულ მდგომარეობაში გადასვლისას მატერიის ელექტრონები ურთიერთქმედებენ პროტონებთან და გადაიქცევიან ნეიტრონად. შედეგად, ნეიტრონულ მდგომარეობაში მყოფი მატერია მთლიანად შედგება ნეიტრონებისაგან და აქვს ბირთვული რიგის სიმკვრივე. ნივთიერების ტემპერატურა ამ შემთხვევაში არ უნდა იყოს ძალიან მაღალი (ენერგიის ეკვივალენტში, არაუმეტეს ასი მევ).
ტემპერატურის ძლიერი მატებით (ასობით MeV და ზემოთ), ნეიტრონულ მდგომარეობაში სხვადასხვა მეზონები იწყებენ დაბადებას და განადგურებას. ტემპერატურის შემდგომი მატებასთან ერთად, ხდება დეკონიმინაცია და მატერია გადადის კვარკ-გლუონის პლაზმის მდგომარეობაში. ის აღარ შედგება ჰადრონებისგან, არამედ მუდმივად დაბადებული და ქრება კვარკებისა და გლუონებისგან.

15. კვარკ-გლუონური პლაზმა(ქრომოპლაზმა) არის მატერიის მთლიანი მდგომარეობა მაღალი ენერგიის ფიზიკაში და ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში, რომელშიც ჰადრონული მატერია გადადის იმ მდგომარეობაში, როგორც ელექტრონები და იონები ჩვეულებრივ პლაზმაში.
ჩვეულებრივ ჰადრონებში მატერია ე.წ უფერო („თეთრ“) მდგომარეობაშია. ანუ სხვადასხვა ფერის კვარკები აკომპენსირებენ ერთმანეთს. მსგავსი მდგომარეობა არსებობს ჩვეულებრივ მატერიაში - როდესაც ყველა ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია, ე.ი.
მათში დადებითი მუხტები ანაზღაურდება უარყოფითით. მაღალ ტემპერატურაზე შეიძლება მოხდეს ატომების იონიზაცია, ხოლო მუხტები განცალკევებულია და ნივთიერება ხდება, როგორც ამბობენ, "კვაზინეიტრალური". ანუ მატერიის მთლიანი ღრუბელი რჩება ნეიტრალური და მისი ცალკეული ნაწილაკები წყვეტენ ნეიტრალურობას. სავარაუდოდ, იგივე შეიძლება მოხდეს ჰადრონულ მატერიასთან დაკავშირებით - ძალიან მაღალი ენერგიების დროს ფერი გამოიყოფა და ნივთიერებას „კვაზიუფერო“ აქცევს.
სავარაუდოდ, დიდი აფეთქების შემდეგ პირველ მომენტებში სამყაროს მატერია კვარკ-გლუონური პლაზმის მდგომარეობაში იყო. ახლა კვარკ-გლუონური პლაზმა შეიძლება მცირე ხნით წარმოიქმნას ძალიან მაღალი ენერგიის ნაწილაკების შეჯახებისას.
კვარკ-გლუონური პლაზმა ექსპერიმენტულად იქნა მიღებული ბრუკჰავენის ეროვნულ ლაბორატორიაში RHIC ამაჩქარებელზე 2005 წელს. პლაზმის მაქსიმალური ტემპერატურა 4 ტრილიონი გრადუსი ცელსიუსით მიღწეული იქნა იქ 2010 წლის თებერვალში.

16. უცნაური ნივთიერება- აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მატერია შეკუმშულია სიმკვრივის ზღვრულ მნიშვნელობებამდე, ის შეიძლება არსებობდეს "კვარკის სუპის" სახით. ამ მდგომარეობაში მატერიის კუბური სანტიმეტრი მილიარდ ტონას იწონიდა; გარდა ამისა, ნებისმიერ ნორმალურ ნივთიერებას, რომელთანაც ის შედის კონტაქტში, იმავე „უცნაურ“ ფორმაში გადააქცევს მნიშვნელოვანი რაოდენობის ენერგიის გამოყოფით.
ენერგია, რომელიც შეიძლება გამოთავისუფლდეს ვარსკვლავის ბირთვის ნივთიერების "უცნაურ სუბსტანციად" გადაქცევის დროს, გამოიწვევს "კვარკ ნოვას" სუპერძლიერ აფეთქებას - და, ლეჰისა და ვაიდის აზრით, ეს იყო ზუსტად ეს აფეთქება ასტრონომებმა 2006 წლის სექტემბერში დააფიქსირეს.
ამ ნივთიერების ფორმირების პროცესი ჩვეულებრივი სუპერნოვათი დაიწყო, რომელშიც მასიური ვარსკვლავი გადაიქცა. პირველი აფეთქების შედეგად წარმოიქმნა ნეიტრონული ვარსკვლავი. მაგრამ, ლეჰისა და უაიდის აზრით, ის დიდხანს არ გაგრძელებულა - რადგან მისი ბრუნვა თითქოს შენელდა საკუთარი მაგნიტური ველის გამო, მან დაიწყო კიდევ უფრო შეკუმშვა, "უცნაური ნივთების" შედედების წარმოქმნით, რამაც გამოიწვია კიდევ უფრო ძლიერი ვიდრე ჩვეულებრივი სუპერნოვას აფეთქება, ენერგიის განთავისუფლება - და ყოფილი ნეიტრონული ვარსკვლავის ნივთიერების გარე ფენები, რომლებიც მიფრინავს მიმდებარე სივრცეში სინათლის სიჩქარესთან ახლოს სიჩქარით.

17. ძლიერ სიმეტრიული მატერია- ეს არის იმდენად შეკუმშული ნივთიერება, რომ მის შიგნით არსებული მიკრონაწილაკები ერთმანეთზეა გადაფენილი და თავად სხეული იშლება შავ ხვრელში. ტერმინი „სიმეტრია“ ასე აიხსნება: სკოლის სკამიდან ავიღოთ ყველასთვის ცნობილი მატერიის საერთო მდგომარეობები – მყარი, თხევადი, აირისებრი. განსაზღვრულობისთვის, განიხილეთ იდეალური უსასრულო კრისტალი, როგორც მყარი. მას აქვს გარკვეული, ეგრეთ წოდებული დისკრეტული სიმეტრია თარგმანთან მიმართებაში. ეს ნიშნავს, რომ თუ ბროლის გისოსი ორ ატომს შორის ინტერვალის ტოლი მანძილით გადაინაცვლებს, მასში არაფერი შეიცვლება – ბროლი თავის თავს დაემთხვევა. თუ კრისტალი დნება, მაშინ მიღებული სითხის სიმეტრია განსხვავებული იქნება: ის გაიზრდება. კრისტალში ეკვივალენტური იყო მხოლოდ წერტილები, რომლებიც დაშორებული იყო ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე, ე.წ.
სითხე ერთგვაროვანია მთელი მოცულობით, მისი ყველა წერტილი ერთმანეთისგან არ განსხვავდება. ეს ნიშნავს, რომ სითხეები შეიძლება გადაადგილდეს ნებისმიერი თვითნებური მანძილით (და არა მხოლოდ ზოგიერთი დისკრეტული, როგორც კრისტალში) ან ბრუნავდეს რაიმე თვითნებური კუთხით (რაც საერთოდ არ შეიძლება გაკეთდეს კრისტალებში) და ის დაემთხვევა თავის თავს. მისი სიმეტრიის ხარისხი უფრო მაღალია. გაზი კიდევ უფრო სიმეტრიულია: სითხე იკავებს გარკვეულ მოცულობას ჭურჭელში და არის ასიმეტრია ჭურჭლის შიგნით, სადაც სითხეა და წერტილები, სადაც ის არ არის. აირი კი იკავებს მისთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას და ამ თვალსაზრისით მისი ყველა წერტილი ერთმანეთისგან არ განსხვავდება. მიუხედავად ამისა, უფრო სწორი იქნება აქ ვისაუბროთ არა წერტილებზე, არამედ მცირე, მაგრამ მაკროსკოპულ ელემენტებზე, რადგან მიკროსკოპულ დონეზე ჯერ კიდევ არის განსხვავებები. დროის ზოგიერთ მომენტში არის ატომები ან მოლეკულები, ზოგი კი არა. სიმეტრია შეინიშნება მხოლოდ საშუალოდ, ან ზოგიერთი მაკროსკოპული მოცულობის პარამეტრებში, ან დროში.
მაგრამ ჯერ კიდევ არ არის მყისიერი სიმეტრია მიკროსკოპულ დონეზე. თუ ნივთიერება ძალიან ძლიერად არის შეკუმშული, ყოველდღიურ ცხოვრებაში მიუღებელ ზეწოლამდე, შეკუმშულია ისე, რომ ატომები დაიმსხვრა, მათი ჭურვები შეაღწიეს ერთმანეთში და ბირთვებმა დაიწყეს შეხება, სიმეტრია წარმოიქმნება მიკროსკოპულ დონეზე. ყველა ბირთვი ერთნაირია და დაჭერილია ერთმანეთზე, არის არა მხოლოდ ატომთაშორისი, არამედ ბირთვთაშორისი მანძილიც და ნივთიერება ხდება ერთგვაროვანი (უცნაური სუბსტანცია).
მაგრამ ასევე არსებობს სუბმიკროსკოპული დონე. ბირთვები შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, რომლებიც მოძრაობენ ბირთვის შიგნით. მათ შორის ასევე არის გარკვეული სივრცე. თუ გააგრძელებთ შეკუმშვას ისე, რომ ბირთვებიც დაიმსხვრა, ნუკლეონები მჭიდროდ დააჭერენ ერთმანეთს. შემდეგ სუბმიკროსკოპულ დონეზე გამოჩნდება სიმეტრია, რომელიც ჩვეულებრივი ბირთვების შიგნითაც კი არ არის.
რაც ითქვა, შეიძლება დავინახოთ საკმაოდ გარკვეული ტენდენცია: რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა და რაც უფრო მაღალია წნევა, მით უფრო სიმეტრიული ხდება ნივთიერება. ამ მოსაზრებებიდან გამომდინარე, მაქსიმუმ შეკუმშულ ნივთიერებას ძლიერ სიმეტრიულს უწოდებენ.

18. სუსტად სიმეტრიული მატერია- მდგომარეობა, რომელიც ეწინააღმდეგება ძლიერ სიმეტრიულ მატერიას თავისი თვისებებით, რომელიც არსებობდა ძალიან ადრეულ სამყაროში პლანკის ტემპერატურასთან ახლოს ტემპერატურაზე, შესაძლოა დიდი აფეთქებიდან 10-12 წამის შემდეგ, როდესაც ძლიერი, სუსტი და ელექტრომაგნიტური ძალები წარმოადგენდნენ ერთ ზეძალას. . ამ მდგომარეობაში მატერია იმდენად შეკუმშულია, რომ მისი მასა ენერგიად გარდაიქმნება, რომელიც იწყებს გაბერვას, ანუ განუსაზღვრელი ვადით გაფართოებას. ჯერ არ არის შესაძლებელი ენერგიების მიღწევა ზეძალაუფლების ექსპერიმენტული წარმოებისთვის და მატერიის ამ ფაზაში გადაცემისთვის ხმელეთის პირობებში, თუმცა ასეთი მცდელობები გაკეთდა დიდ ადრონულ კოლაიდერზე ადრეული სამყაროს შესასწავლად. ამ ნივთიერების შემადგენელ ზეძალის შემადგენლობაში გრავიტაციული ურთიერთქმედების არარსებობის გამო, ზეძალა არ არის საკმარისად სიმეტრიული სუპერსიმეტრიულ ძალასთან შედარებით, რომელიც შეიცავს 4-ვე სახის ურთიერთქმედებას. ამიტომ, აგრეგაციის ამ მდგომარეობამ მიიღო ასეთი სახელი.

19. რადიაციული მატერია- ეს, ფაქტობრივად, აღარ არის ნივთიერება, არამედ ენერგია მისი სუფთა სახით. თუმცა, სწორედ აგრეგაციის ამ ჰიპოთეტურ მდგომარეობას მიიღებს სხეული, რომელმაც მიაღწია სინათლის სიჩქარეს. მისი მიღება ასევე შესაძლებელია სხეულის გაცხელებით პლანკის ტემპერატურამდე (1032K), ანუ ნივთიერების მოლეკულების სინათლის სიჩქარემდე დაშლით. როგორც ფარდობითობის თეორიიდან ირკვევა, როდესაც სიჩქარე 0,99 წმ-ზე მეტს აღწევს, სხეულის მასა უფრო სწრაფად იწყებს ზრდას, ვიდრე „ნორმალური“ აჩქარებით, გარდა ამისა, სხეული აგრძელებს, თბება, ანუ იწყებს აჩქარებას. გამოსხივება ინფრაწითელ სპექტრში. 0,999 წმ-ის ზღურბლის გადალახვისას სხეული მკვეთრად იცვლება და იწყებს სწრაფ ფაზურ გადასვლას სხივის მდგომარეობამდე. როგორც აინშტაინის ფორმულიდან ჩანს, სრულად აღებული, საბოლოო ნივთიერების მზარდი მასა შედგება მასებისგან, რომლებიც გამოყოფილია სხეულისგან თერმული, რენტგენის, ოპტიკური და სხვა გამოსხივების სახით, რომელთაგან თითოეულის ენერგია არის აღწერილია შემდეგი ტერმინით ფორმულაში. ამრიგად, სხეული, რომელიც უახლოვდება სინათლის სიჩქარეს, დაიწყებს გამოსხივებას ყველა სპექტრში, გაიზრდება სიგრძეში და დროში შენელდება, დათხელდება პლანკის სიგრძემდე, ანუ, როდესაც მიაღწევს c სიჩქარეს, სხეული გადაიქცევა უსასრულოდ გრძელ და თხელ. სხივი, რომელიც მოძრაობს სინათლის სიჩქარით და შედგება ფოტონებისაგან, რომლებსაც სიგრძე არ აქვთ და მისი უსასრულო მასა მთლიანად გადაიქცევა ენერგიად. ამიტომ ასეთ ნივთიერებას რადიაცია ეწოდება.