第五态-物质的五态是哪五态

通电时荧光灯，霓虹灯灯管中的电离（惰性）气体是等离子态的有钱人家的——等离子电视中等离子管中的（惰性）气体也是好像极光（大气电离层中的现象）也是

人类生存的世界，是一个物质的世界。然而，这个世界还有许多人们肉眼看不到的物质。过去，人们只知道物质有三态，即气态、液态和固态。20世纪中期，科学家确认物质第四态，即“等离子体态”。年，美国标准技术研究院和美国科罗拉多大学的科学家组成的联合研究小组，首次创造出物质的第五态，即“玻色一爱因斯坦凝聚态”。去年，这个联合研究小组又宣布，他们创造出物质的第六种形态，即“费米子凝聚态”。

回顾物质前五态

人们通常所见的物质是由分子、原子构成的。处于气态的物质，其分子与分子之间距离较大。而对液态物质来说，构成它们的分子彼此靠得很近；分子一个挨着一个，它的密度要比气态的大得多。至于固态物质，它们的原子一个挨着一个，并相互牵拉，这就是固体比液体硬的原因。

而被激发的电离气体电离到一定程度后，便处于导电状态，这种状态的电离气体表现出集体行为，即电离气体中每一带电粒子的运动，都会影响其周围带电粒子，同时也受其他带电粒子的约束。因为电离气体内正负电荷数相等，所以电离气体整体表现出电中性，这种气体状态被称为等离子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气态都截然不同，故称为物质第四态。

所谓“玻色一爱因斯坦凝聚态”，是科学巨匠爱因斯坦在70年前预言的一种新物态。为了揭示这个有趣的物理现象，世界科学家为此付出了几十年的努力。年，美国科学家维曼、康奈尔和德国科学家克特勒首先从实验上证实了这个新物态的存在。为此，年度诺贝尔物理学奖授予了这3位科学家，以表彰他们在实现“玻色一爱因斯坦凝聚态”研究中作出的突出责献。

“玻色一爱因斯坦凝聚态”是物质的一种奇特的状态，处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态，要达到该状态，一方面需要物质达到极低的温度，另一方面还要求原子体系处于气态。华裔物理学家朱棣文，曾因研究出激光冷却和磁阱技术这一有效的制冷方法，而与另两位科学家分享了年的诺贝尔物理学奖。“玻色一爱因斯坦凝聚态”所具有的奇特性质，不仅对基础研究有重要意义，在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域，也都有很好的应用前景。

何为“费米子凝聚态”

根据“费米子凝聚态”研究小组负责人德博拉·金的介绍，“费米子凝聚态”与“玻色一爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态，但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。

量子力学认为，粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分成两大类：一类是费米子，得名于意大利物理学家费米；另一类是玻色子，得名于印度物理学家玻色。这两类粒子特性的区别，在极低温时表现得最为明显：玻色子全部聚集在同一量子态上，费米子则与之相反，更像是“个人主义者”，各自占据着不同的量子态。“玻色一爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成，其行为像一个大超级原子，而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状态称作“费米子凝聚态”。

“费米子凝聚态”是如何创造出来的？

科学家们在年已成功地通过将具有玻色子特征的原子气体冷却至低温，获得所谓的“玻色一爱因斯坦凝聚态”。由于没有任何2个费米子能拥有相同的量子态，费米子的凝聚一直被认为不可能实现。去年，物理学家找到了一个克服以上障碍的方法，他们将费米子成对转变成玻色子。这一研究为创造“费米子凝聚态”铺平了道路。

德博拉·金领导的联合研究小组，将具有费米子特征的钾原子气体冷却到绝对零度以上的十亿分之一度，此时钾原子停止运动。绝对零度相当于一273．15℃。试验中，科学家用激光方法远远达不到费米子凝聚所要求的温度。为此，还要把原子放到“磁杯”中进行蒸发冷却。他们将气体约束在真空小室中，并采用磁场和激光使钾原子配对，成功地创造出“费米子凝聚态”。

费米子与超导体有哪些不同？

首先，费米冷凝体所使用的原子比电子重得多，其次是原子对之间吸引力比超导体中电子对的吸引力强得多，在同等密度下，如果使超导体电子对的吸引力达到费米体中原子对的程度，制造出常温下的超导体立即可以实现。超冷气体中形成费米体为研究超导的机理提供了一个崭新的物质工具。当然，现在的技术并不能使所有费米子都可以发生费米冷凝，而且所获得的冷凝体还相当脆弱——比玻璃还要脆！但这只是技术问题。

第六态催生下一代超导体

这项成果在超导技术上的应用前景非常广阔，有助于下一代超导体的诞生，而新一代超导体技术可在电力工程、电能输送、电动机与发电机的制造、磁流体发电、超导磁悬浮列车、超导计算机、超导电子器件、地球物理勘探、地质学、生物磁学、高能加速器与高能物理研究等众多领域和学科中大显身手

探寻物质第六态

人类生存的世界，是一个物质的世界。然而，这个世界还有许多人们肉眼看不到的物质。过去，人们只知道物质有三态，即气态、液态和固态。20世纪中期，科学家确认物质第四态，即“等离子体态”。年，美国标准技术研究院和美国科罗拉多大学的科学家组成的联合研究小组，首次创造出物质的第五态，即“玻色一爱因斯坦凝聚态”。去年，这个联合研究小组又宣布，他们创造出物质的第六种形态，即“费米子凝聚态”。

何为“费米子凝聚态”

根据“费米子凝聚态”研究小组负责人德博拉·金的介绍，“费米子凝聚态”与“玻色一爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态，但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。

量子力学认为，粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分成两大类：一类是费米子，得名于意大利物理学家费米；另一类是玻色子，得名于印度物理学家玻色。这两类粒子特性的区别，在极低温时表现得最为明显：玻色子全部聚集在同一量子态上，费米子则与之相反，更像是“个人主义者”，各自占据着不同的量子态。“玻色一爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成，其行为像一个大超级原子，而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状态称作“费米子凝聚态”。

“费米子凝聚态”是如何创造出来的？

科学家们在年已成功地通过将具有玻色子特征的原子气体冷却至低温，获得所谓的“玻色一爱因斯坦凝聚态”。由于没有任何2个费米子能拥有相同的量子态，费米子的凝聚一直被认为不可能实现。去年，物理学家找到了一个克服以上障碍的方法，他们将费米子成对转变成玻色子。这一研究为创造“费米子凝聚态”铺平了道路。

德博拉·金领导的联合研究小组，将具有费米子特征的钾原子气体冷却到绝对零度以上的十亿分之一度，此时钾原子停止运动。绝对零度相当于一273．15℃。试验中，科学家用激光方法远远达不到费米子凝聚所要求的温度。为此，还要把原子放到“磁杯”中进行蒸发冷却。他们将气体约束在真空小室中，并采用磁场和激光使钾原子配对，成功地创造出“费米子凝聚态”。

费米子与超导体有哪些不同？

首先，费米冷凝体所使用的原子比电子重得多，其次是原子对之间吸引力比超导体中电子对的吸引力强得多，在同等密度下，如果使超导体电子对的吸引力达到费米体中原子对的程度，制造出常温下的超导体立即可以实现。超冷气体中形成费米体为研究超导的机理提供了一个崭新的物质工具。当然，现在的技术并不能使所有费米子都可以发生费米冷凝，而且所获得的冷凝体还相当脆弱——比玻璃还要脆！但这只是技术问题。

第六态催生下一代超导体

这项成果在超导技术上的应用前景非常广阔，有助于下一代超导体的诞生，而新一代超导体技术可在电力工程、电能输送、电动机与发电机的制造、磁流体发电、超导磁悬浮列车、超导计算机、超导电子器件、地球物理勘探、地质学、生物磁学、高能加速器与高能物理研究等众多领域和学科中大显身手。

（摘自《百科知识》林泉）

物质有五态固态、液态、气态、离子态、中子态。

众所周知，常温下的物质主要以三种状态存在，即固态、液态和气态。这些状态之间可随着温度的变化而相互转化，这就是我们熟悉的六种物态变化。可你知道吗除上述三种状态之外，物质还存在另外两种状态，那就是第四态和第五态。

第四态又叫等离子态，所谓等离子是指气体被电离后形成的由正离子和电子组成的气体。一般来说，气体加热到约三万摄氏度时就能变成等离子态，地球周围的电离层，闪电，太阳风等都属于等离子体。等离子体常用于机械工业中，比如焊接、切割和喷涂等。

第五态通常也被称为中子态，它是一种密度可高达万亿千克每立方米的物质态。我们知道，宇宙中的恒星比如太阳可以辐射出巨大的能量，这些能量是由热核反应产生的，那么，在恒星的热核燃料反应消耗完毕后，恒星最终的归宿是什么呢研究表明，晚期恒星将在自重力的作用下塌缩，最终演化成密度极大的物质，视其质量的不同一般可演化成白矮星、中子星或黑洞。

其中，质量小于太阳质量13倍的恒星将演化成白矮星，质量小于太阳质量32倍的恒星将演化成中子星，中子星的内部主要是挤在一起的密度极大的大量中子，这种高密度的物质态叫做中子态。而质量大于太阳质量32倍的晚期恒星，则会在强大的自重力的作用下一直坍缩下去，甚至连光线都逃不掉它的巨大引力，这便是科幻作家们乐此不疲作为写作素材的东西黑洞。