Estado de la materia

Bromina en estado líquido y gas, encasada dentro de acrílico en estado sólido

El brillo naranja de helio en su estado de plasma

En física, un estado de la materia es una de las distintas formas en las que puede existir la materia. En la vida cotidiana se observan cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gas y plasma. Se sabe que existen muchos estados intermedios, como el cristal líquido, y algunos estados solo existen en condiciones extremas, como los condensados de Bose-Einstein (en frío extremo), la materia degenerada de neutrones (en densidad extrema) y el plasma de quarks-gluones (a una energía extremadamente alta). Para obtener una lista completa de todos los estados exóticos de la materia, consulte la lista de estados de la materia.

Históricamente, la distinción se hace en base a diferencias cualitativas en las propiedades. La materia en estado sólido mantiene un volumen fijo (suponiendo que no haya cambios en la temperatura o la presión del aire) y forma, con partículas componentes (átomos, moléculas o iones) muy juntas y fijadas en su lugar. La materia en estado líquido mantiene un volumen fijo (suponiendo que no haya cambios en la temperatura o la presión del aire), pero tiene una forma variable que se adapta a su contenedor. Sus partículas todavía están juntas pero se mueven libremente. La materia en estado gaseoso tiene volumen y forma variables, adaptándose ambos a su contenedor. Sus partículas no están juntas ni fijas en su lugar. La materia en estado de plasma tiene volumen y forma variables, y contiene átomos neutros, así como una cantidad significativa de iones y electrones, los cuales pueden moverse libremente.

El término "fase" a veces se usa como sinónimo de estado de la materia, pero es posible que un solo compuesto forme diferentes fases que se encuentran en el mismo estado de la materia. Por ejemplo, el hielo es el estado sólido del agua, pero existen múltiples fases de hielo con diferentes estructuras cristalinas, que se forman a diferentes presiones y temperaturas.

Cuatro estados fundamentales

Sólida

Un sólido cristalino: imagen de resolución atómica de titanato de estroncio. Los átomos más brillantes son estroncio y los más oscuros son titanio.

En un sólido, las partículas constituyentes (iones, átomos o moléculas) están muy juntas. Las fuerzas entre las partículas son tan fuertes que las partículas no pueden moverse libremente sino que solo pueden vibrar. Como resultado, un sólido tiene una forma estable y definida y un volumen definido. Los sólidos solo pueden cambiar su forma por una fuerza externa, como cuando se rompen o cortan.

En los sólidos cristalinos, las partículas (átomos, moléculas o iones) se empaquetan en un patrón repetitivo ordenado regularmente. Hay varias estructuras cristalinas diferentes, y la misma sustancia puede tener más de una estructura (o fase sólida). Por ejemplo, el hierro tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo a temperaturas inferiores a 912 °C (1674 °F) y una estructura cúbica centrada en las caras entre 912 y 1394 °C (2541 °F). El hielo tiene quince estructuras cristalinas conocidas, o quince fases sólidas, que existen a varias temperaturas y presiones.

Los vidrios y otros sólidos amorfos no cristalinos sin orden de largo alcance no son estados fundamentales de equilibrio térmico; por lo tanto, se describen a continuación como estados no clásicos de la materia.

Los sólidos se pueden transformar en líquidos al derretirse, y los líquidos se pueden transformar en sólidos al congelarse. Los sólidos también pueden transformarse directamente en gases a través del proceso de sublimación, y los gases también pueden transformarse directamente en sólidos a través de la deposición.

Líquida

Estructura de un líquido monotómico clásico. Los átomos tienen muchos vecinos más cercanos en contacto, pero no hay orden de largo alcance presente.

Un líquido es un fluido casi incompresible que se adapta a la forma de su recipiente pero retiene un volumen (casi) constante independientemente de la presión. El volumen es definido si la temperatura y la presión son constantes. Cuando un sólido se calienta por encima de su punto de fusión, se vuelve líquido, dado que la presión es superior al punto triple de la sustancia. Las fuerzas intermoleculares (o interatómicas o interiónicas) siguen siendo importantes, pero las moléculas tienen suficiente energía para moverse entre sí y la estructura es móvil. Esto significa que la forma de un líquido no es definida sino que está determinada por su recipiente. El volumen suele ser mayor que el del sólido correspondiente, siendo la excepción más conocida el agua, H₂O. La temperatura más alta a la que puede existir un líquido dado es su temperatura crítica.

Gasolina

Los espacios entre moléculas de gas son muy grandes. Las moléculas de gas tienen muy débiles o ningún vínculo. Las moléculas en estado de gas pueden moverse libremente y rápidamente.

Un gas es un fluido comprimible. Un gas no solo se adaptará a la forma de su contenedor, sino que también se expandirá para llenar el contenedor.

En un gas, las moléculas tienen suficiente energía cinética para que el efecto de las fuerzas intermoleculares sea pequeño (o cero para un gas ideal), y la distancia típica entre moléculas vecinas es mucho mayor que el tamaño molecular. Un gas no tiene forma ni volumen definidos, sino que ocupa todo el recipiente en el que está confinado. Un líquido puede convertirse en gas calentándolo a presión constante hasta el punto de ebullición, o bien reduciendo la presión a temperatura constante.

A temperaturas por debajo de su temperatura crítica, un gas también se denomina vapor y puede licuarse solo por compresión sin enfriamiento. Un vapor puede existir en equilibrio con un líquido (o sólido), en cuyo caso la presión del gas es igual a la presión de vapor del líquido (o sólido).

Un fluido supercrítico (SCF) es un gas cuya temperatura y presión están por encima de la temperatura crítica y la presión crítica, respectivamente. En este estado desaparece la distinción entre líquido y gas. Un fluido supercrítico tiene las propiedades físicas de un gas, pero su alta densidad le confiere propiedades solventes en algunos casos, lo que conduce a aplicaciones útiles. Por ejemplo, el dióxido de carbono supercrítico se usa para extraer cafeína en la fabricación de café descafeinado.

Plasma

En un plasma, los electrones son arrancados de sus núcleos, formando un "sé". Esto le da la capacidad de conducir la electricidad.

Al igual que un gas, el plasma no tiene forma ni volumen definidos. A diferencia de los gases, los plasmas son eléctricamente conductores, producen campos magnéticos y corrientes eléctricas y responden fuertemente a las fuerzas electromagnéticas. Núcleos cargados positivamente nadan en un "mar" de electrones disociados que se mueven libremente, similar a la forma en que tales cargas existen en el metal conductor, donde este electrón "mar" Permite que la materia en estado de plasma conduzca electricidad.

Un gas generalmente se convierte en plasma de una de dos maneras, ya sea por una gran diferencia de voltaje entre dos puntos o exponiéndolo a temperaturas extremadamente altas. Calentar la materia a altas temperaturas hace que los electrones abandonen los átomos, lo que resulta en la presencia de electrones libres. Esto crea el llamado plasma parcialmente ionizado. A temperaturas muy altas, como las presentes en las estrellas, se supone que esencialmente todos los electrones son "libres" y que un plasma de muy alta energía es esencialmente núcleos desnudos que nadan en un mar de electrones. Esto forma el llamado plasma totalmente ionizado.

El estado de plasma a menudo se malinterpreta y, aunque no existe libremente en condiciones normales en la Tierra, es bastante común que lo generen rayos, chispas eléctricas, luces fluorescentes, luces de neón o televisores de plasma. La corona del Sol, algunos tipos de llamas y las estrellas son ejemplos de materia iluminada en estado de plasma.

Transiciones de fase

Este diagrama ilustra las transiciones entre los cuatro estados fundamentales de la materia.

Un estado de la materia también se caracteriza por transiciones de fase. Una transición de fase indica un cambio en la estructura y puede reconocerse por un cambio abrupto en las propiedades. Un estado distinto de la materia se puede definir como cualquier conjunto de estados que se distingue de cualquier otro conjunto de estados por una transición de fase. Se puede decir que el agua tiene varios estados sólidos distintos. La aparición de la superconductividad está asociada a una transición de fase, por lo que existen estados superconductores. Asimismo, los estados ferromagnéticos están delimitados por transiciones de fase y tienen propiedades distintivas. Cuando el cambio de estado se produce por etapas, los pasos intermedios se denominan mesofases. Tales fases han sido explotadas por la introducción de la tecnología de cristal líquido.

El estado o fase de un determinado conjunto de materia puede cambiar dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, transitando a otras fases a medida que estas condiciones cambien para favorecer su existencia; por ejemplo, las transiciones sólidas a líquidas con un aumento de la temperatura. Cerca del cero absoluto, una sustancia existe como un sólido. A medida que se agrega calor a esta sustancia, se derrite en un líquido en su punto de fusión, hierve en un gas en su punto de ebullición y, si se calienta lo suficiente, entraría en un estado de plasma en el que los electrones están tan energizados que abandonan sus átomos originales.

Las formas de materia que no están compuestas de moléculas y están organizadas por diferentes fuerzas también pueden considerarse diferentes estados de la materia. Los superfluidos (como el condensado fermiónico) y el plasma de quarks-gluones son ejemplos.

En una ecuación química, el estado de la materia de los productos químicos se puede mostrar como (s) para sólido, (l) para líquido y (g) para gas. Una solución acuosa se denota (aq). La materia en estado de plasma rara vez se usa (si es que se usa) en ecuaciones químicas, por lo que no existe un símbolo estándar para indicarla. En las raras ecuaciones en las que se usa plasma, se simboliza como (p).

Estados no clásicos

Vidrio

Representación esquemática de una forma vidriosa de red aleatoria (izquierda) y ordenada lattiza cristalina (derecha) de composición química idéntica.

El vidrio es un material sólido no cristalino o amorfo que exhibe una transición vítrea cuando se calienta hacia el estado líquido. Los vidrios pueden estar hechos de clases de materiales bastante diferentes: redes inorgánicas (como el vidrio de una ventana, hecho de silicato más aditivos), aleaciones metálicas, fundidos iónicos, soluciones acuosas, líquidos moleculares y polímeros. Termodinámicamente, un vidrio se encuentra en un estado metaestable con respecto a su contraparte cristalina. La tasa de conversión, sin embargo, es prácticamente nula.

Cristales con algún grado de desorden

Un cristal de plástico es un sólido molecular con un orden posicional de largo alcance pero con moléculas constituyentes que conservan la libertad de rotación; en un vidrio orientacional este grado de libertad se congela en un estado desordenado apagado.

Del mismo modo, en un vidrio giratorio se congela el desorden magnético.

Estados de cristal líquido

Los estados de cristal líquido tienen propiedades intermedias entre los líquidos móviles y los sólidos ordenados. En general, pueden fluir como un líquido, pero exhiben un orden de largo alcance. Por ejemplo, la fase nemática consta de moléculas largas en forma de bastoncillos como el para-azoxianisol, que es nemático en el rango de temperatura de 118 a 136 °C (244 a 277 °F). En este estado, las moléculas fluyen como en un líquido, pero todas apuntan en la misma dirección (dentro de cada dominio) y no pueden girar libremente. Como un sólido cristalino, pero a diferencia de un líquido, los cristales líquidos reaccionan a la luz polarizada.

Otros tipos de cristales líquidos se describen en el artículo principal sobre estos estados. Varios tipos tienen importancia tecnológica, por ejemplo, en pantallas de cristal líquido.

Ordenada magnéticamente

Los átomos de metales de transición a menudo tienen momentos magnéticos debido al espín neto de los electrones que permanecen desapareados y no forman enlaces químicos. En algunos sólidos los momentos magnéticos en diferentes átomos están ordenados y pueden formar un ferromagnético, un antiferromagnético o un ferrimagnético.

En un ferroimán, por ejemplo, hierro sólido, el momento magnético de cada átomo está alineado en la misma dirección (dentro de un dominio magnético). Si los dominios también están alineados, el sólido es un imán permanente, que es magnético incluso en ausencia de un campo magnético externo. La magnetización desaparece cuando el imán se calienta hasta el punto de Curie, que para el hierro es de 768 °C (1414 °F).

Un antiferromagnético tiene dos redes de momentos magnéticos iguales y opuestos, que se anulan entre sí para que la magnetización neta sea cero. Por ejemplo, en el óxido de níquel (II) (NiO), la mitad de los átomos de níquel tienen momentos alineados en una dirección y la mitad en la dirección opuesta.

En un ferrimagnet, las dos redes de momentos magnéticos son opuestas pero desiguales, por lo que la cancelación es incompleta y hay una magnetización neta distinta de cero. Un ejemplo es la magnetita (Fe₃O₄), que contiene iones Fe²⁺ y Fe³⁺ con diferentes momentos magnéticos.

Un líquido de espín cuántico (QSL) es un estado desordenado en un sistema de espines cuánticos en interacción que conserva su desorden a temperaturas muy bajas, a diferencia de otros estados desordenados. No es un líquido en sentido físico, sino un sólido cuyo orden magnético está inherentemente desordenado. El nombre "líquido" se debe a una analogía con el desorden molecular en un líquido convencional. Una QSL no es ferromagnética, donde los dominios magnéticos son paralelos, ni antiferromagnética, donde los dominios magnéticos son antiparalelos; en cambio, los dominios magnéticos están orientados aleatoriamente. Esto se puede realizar, p. por momentos magnéticos geométricamente frustrados que no pueden apuntar uniformemente paralelos o antiparalelos. Al enfriarse y establecerse en un estado, el dominio debe "elegir" una orientación, pero si los estados posibles son similares en energía, se elegirá uno al azar. En consecuencia, a pesar de un fuerte orden de corto alcance, no existe un orden magnético de largo alcance.

Separado en microfase

SBS bloque copolymer en TEM

Los copolímeros pueden someterse a una separación de microfases para formar una variedad diversa de nanoestructuras periódicas, como se muestra en el ejemplo del copolímero en bloque de estireno-butadieno-estireno que se muestra a la derecha. La separación de microfases puede entenderse por analogía con la separación de fases entre aceite y agua. Debido a la incompatibilidad química entre los bloques, los copolímeros en bloque experimentan una separación de fases similar. Sin embargo, debido a que los bloques están unidos entre sí de forma covalente, no pueden separarse macroscópicamente como el agua y el aceite, por lo que los bloques forman estructuras de tamaño nanométrico. Dependiendo de las longitudes relativas de cada bloque y de la topología general del bloque del polímero, se pueden obtener muchas morfologías, cada una con su propia fase de materia.

Los líquidos iónicos también muestran separación de microfases. El anión y el catión no son necesariamente compatibles y, de lo contrario, se separarían, pero la atracción de la carga eléctrica evita que se separen. Sus aniones y cationes parecen difundirse dentro de capas compartimentadas o micelas en lugar de hacerlo libremente como en un líquido uniforme.

Estados de baja temperatura

Superconductor

Los superconductores son materiales que tienen una resistividad eléctrica cero y, por lo tanto, una conductividad perfecta. Este es un estado físico distinto que existe a baja temperatura, y la resistividad aumenta discontinuamente hasta un valor finito a una temperatura de transición claramente definida para cada superconductor.

Un superconductor también excluye todos los campos magnéticos de su interior, un fenómeno conocido como efecto Meissner o diamagnetismo perfecto. Los imanes superconductores se utilizan como electroimanes en máquinas de resonancia magnética.

El fenómeno de la superconductividad se descubrió en 1911, y durante 75 años solo se conocía en algunos metales y aleaciones metálicas a temperaturas inferiores a 30 K. En 1986 se descubrió la llamada superconductividad a alta temperatura en ciertos óxidos cerámicos, y ahora se ha observado en temperaturas tan altas como 164 K.

Superfluido

Helio líquido en una fase superfluida se arrastra sobre las paredes de la taza en una película Rollin, eventualmente goteando de la taza.

Cerca del cero absoluto, algunos líquidos forman un segundo estado líquido descrito como superfluido porque tiene una viscosidad cero (o fluidez infinita; es decir, fluye sin fricción). Esto se descubrió en 1937 para el helio, que forma un superfluido por debajo de la temperatura lambda de 2,17 K (−270,98 °C; −455,76 °F). En este estado intentará "subir" fuera de su contenedor. También tiene una conductividad térmica infinita, por lo que no se puede formar un gradiente de temperatura en un superfluido. Colocar un superfluido en un recipiente giratorio dará como resultado vórtices cuantificados.

Estas propiedades se explican por la teoría de que el isótopo común helio-4 forma un condensado de Bose-Einstein (consulte la siguiente sección) en estado superfluido. Más recientemente, los superfluidos condensados fermiónicos se han formado a temperaturas aún más bajas por el raro isótopo helio-3 y por el litio-6.

Condensado de Bose–Einstein

Velocidad en un gas de rubídio como se enfría: el material inicial está a la izquierda, y el condensado Bose-Einstein está a la derecha.

En 1924, Albert Einstein y Satyendra Nath Bose predijeron el "condensado Bose-Einstein" (BEC), a veces denominado el quinto estado de la materia. En un BEC, la materia deja de comportarse como partículas independientes y colapsa en un solo estado cuántico que se puede describir con una función de onda única y uniforme.

En la fase gaseosa, el condensado de Bose-Einstein siguió siendo una predicción teórica no verificada durante muchos años. En 1995, los grupos de investigación de Eric Cornell y Carl Wieman, de JILA en la Universidad de Colorado en Boulder, produjeron experimentalmente el primer condensado de este tipo. Un condensado de Bose-Einstein es "más frío" que un sólido. Puede ocurrir cuando los átomos tienen niveles cuánticos muy similares (o iguales), a temperaturas muy cercanas al cero absoluto, −273,15 °C (−459,67 °F).

Condensada fermiónica

Un condensado fermiónico es similar al condensado de Bose-Einstein pero compuesto de fermiones. El principio de exclusión de Pauli evita que los fermiones entren en el mismo estado cuántico, pero un par de fermiones puede comportarse como un bosón, y varios de esos pares pueden entrar en el mismo estado cuántico sin restricciones.

Molécula de Rydberg

Uno de los estados metaestables del plasma fuertemente no ideal son los condensados de átomos excitados, llamados materia de Rydberg. Estos átomos también pueden convertirse en iones y electrones si alcanzan cierta temperatura. En abril de 2009, Nature informó sobre la creación de moléculas de Rydberg a partir de un átomo de Rydberg y un átomo en estado fundamental, lo que confirma que tal estado de la materia podría existir. El experimento se realizó utilizando átomos de rubidio ultrafríos.

Estado del Salón Cuántico

Un estado Hall cuántico da lugar a un voltaje Hall cuantificado medido en la dirección perpendicular al flujo de corriente. Un estado Hall de espín cuántico es una fase teórica que puede allanar el camino para el desarrollo de dispositivos electrónicos que disipen menos energía y generen menos calor. Esta es una derivación del estado de la materia Quantum Hall.

Materia fotónica

La materia fotónica es un fenómeno en el que los fotones que interactúan con un gas desarrollan una masa aparente y pueden interactuar entre sí, incluso formando "moléculas" fotónicas. La fuente de masa es el gas, que es masivo. Esto contrasta con los fotones que se mueven en el espacio vacío, que no tienen masa en reposo y no pueden interactuar.

Dropletton

Una "niebla cuántica" de electrones y huecos que fluyen unos alrededor de otros e incluso ondulan como un líquido, en lugar de existir como pares discretos.

Estados de alta energía

Materia degenerada

Bajo una presión extremadamente alta, como en los núcleos de las estrellas muertas, la materia ordinaria experimenta una transición a una serie de estados exóticos de la materia conocidos colectivamente como materia degenerada, que se sustentan principalmente en efectos mecánicos cuánticos. En física, "degenerado" se refiere a dos estados que tienen la misma energía y por lo tanto son intercambiables. La materia degenerada está respaldada por el principio de exclusión de Pauli, que impide que dos partículas fermiónicas ocupen el mismo estado cuántico. A diferencia del plasma regular, el plasma degenerado se expande poco cuando se calienta, porque simplemente no quedan estados de impulso. En consecuencia, las estrellas degeneradas colapsan en densidades muy altas. Las estrellas degeneradas más masivas son más pequeñas porque la fuerza gravitacional aumenta, pero la presión no aumenta proporcionalmente.

La materia degenerada de electrones se encuentra dentro de las estrellas enanas blancas. Los electrones permanecen unidos a los átomos pero pueden transferirse a átomos adyacentes. La materia degenerada de neutrones se encuentra en las estrellas de neutrones. La enorme presión gravitatoria comprime los átomos con tanta fuerza que los electrones se ven obligados a combinarse con los protones a través de la desintegración beta inversa, lo que da como resultado un conglomerado superdenso de neutrones. Normalmente, los neutrones libres fuera de un núcleo atómico se desintegrarán con una vida media de aproximadamente 10 minutos, pero en una estrella de neutrones, la desintegración es superada por la desintegración inversa. La materia fría degenerada también está presente en planetas como Júpiter y en las enanas marrones aún más masivas, que se espera que tengan un núcleo con hidrógeno metálico. Debido a la degeneración, las enanas marrones más masivas no son significativamente más grandes. En los metales, los electrones se pueden modelar como un gas degenerado que se mueve en una red de iones positivos no degenerados.

Materia de quarks

En la materia fría regular, los quarks, partículas fundamentales de la materia nuclear, están confinados por la fuerza fuerte en hadrones que constan de 2 a 4 quarks, como protones y neutrones. La materia de quarks o materia cromodinámica cuántica (QCD) es un grupo de fases en las que se supera la fuerza fuerte y los quarks se liberan y se mueven libremente. Las fases de la materia de los quarks se producen a densidades o temperaturas extremadamente altas, y no se conocen formas de producirlas en equilibrio en el laboratorio; en condiciones ordinarias, cualquier materia de quark formada sufre inmediatamente una desintegración radiactiva.

La materia extraña es un tipo de materia de quark que se sospecha que existe dentro de algunas estrellas de neutrones cerca del límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff (aproximadamente 2-3 masas solares), aunque no hay evidencia directa de su existencia. En la materia extraña, parte de la energía disponible se manifiesta como quarks extraños, un análogo más pesado del quark común abajo. Puede ser estable en estados de menor energía una vez formado, aunque esto no se sabe.

El plasma de quarks-gluones es una fase de muy alta temperatura en la que los quarks se vuelven libres y capaces de moverse de forma independiente, en lugar de estar perpetuamente unidos en partículas, en un mar de gluones, partículas subatómicas que transmiten la fuerte fuerza que une a los quarks.. Esto es análogo a la liberación de electrones de los átomos en un plasma. Este estado se puede alcanzar brevemente en colisiones de iones pesados de energía extremadamente alta en aceleradores de partículas, y permite a los científicos observar las propiedades de los quarks individuales, y no solo teorizar. El plasma de quarks y gluones se descubrió en el CERN en 2000. A diferencia del plasma, que fluye como un gas, las interacciones dentro de QGP son fuertes y fluye como un líquido.

A densidades altas pero temperaturas relativamente bajas, se teoriza que los quarks forman un líquido de quarks cuya naturaleza se desconoce actualmente. Forma una fase de bloqueo de sabor de color (CFL) distinta a densidades aún más altas. Esta fase es superconductora para la carga de color. Estas fases pueden ocurrir en estrellas de neutrones, pero actualmente son teóricas.

Condensado de vidrio de color

El condensado de vidrio de color es un tipo de materia que, según la teoría, existe en los núcleos atómicos y viaja cerca de la velocidad de la luz. De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, un núcleo de alta energía parece contraído o comprimido a lo largo de su dirección de movimiento. Como resultado, los gluones dentro del núcleo aparecen para un observador estacionario como una "pared gluónica" viajando cerca de la velocidad de la luz. A energías muy altas, se ve que la densidad de los gluones en esta pared aumenta considerablemente. A diferencia del plasma de quarks y gluones producido en la colisión de tales paredes, el condensado de vidrio de color describe las propias paredes y es una propiedad intrínseca de las partículas que solo se puede observar en condiciones de alta energía como las de RHIC y posiblemente en el Gran Colisionador de Hadrones también.

Estados de muy alta energía

Diversas teorías predicen nuevos estados de la materia a muy altas energías. Un estado desconocido ha creado la asimetría bariónica en el universo, pero se sabe poco al respecto. En la teoría de cuerdas, se predice una temperatura de Hagedorn para supercuerdas de aproximadamente 10³⁰ K, donde las supercuerdas se producen abundantemente. A la temperatura de Planck (10³² K), la gravedad se convierte en una fuerza importante entre las partículas individuales. Ninguna teoría actual puede describir estos estados y no se pueden producir con ningún experimento previsible. Sin embargo, estos estados son importantes en cosmología porque el universo pudo haber pasado por estos estados en el Big Bang.

La singularidad gravitacional predicha por la relatividad general para existir en el centro de un agujero negro no es una fase de la materia; no es un objeto material en absoluto (aunque la masa-energía de la materia contribuyó a su creación) sino más bien una propiedad del espacio-tiempo. Debido a que el espacio-tiempo se descompone allí, la singularidad no debe considerarse como una estructura localizada, sino como una característica topológica global del espacio-tiempo. Se ha argumentado que las partículas elementales tampoco son fundamentalmente materiales, sino propiedades localizadas del espacio-tiempo. En la gravedad cuántica, las singularidades pueden, de hecho, marcar transiciones a una nueva fase de la materia.

Otros estados propuestos

Supersólido

Un supersólido es un material espacialmente ordenado (es decir, un sólido o cristal) con propiedades superfluidas. Similar a un superfluido, un supersólido puede moverse sin fricción pero conserva una forma rígida. Aunque un supersólido es un sólido, exhibe tantas propiedades características diferentes de otros sólidos que muchos argumentan que es otro estado de la materia.

Líquido de red de hilo

En un líquido de red de hilos, los átomos tienen una disposición aparentemente inestable, como un líquido, pero aún son consistentes en el patrón general, como un sólido. Cuando están en un estado sólido normal, los átomos de la materia se alinean en un patrón de cuadrícula, de modo que el giro de cualquier electrón es el opuesto al giro de todos los electrones que lo tocan. Pero en un líquido de red de cuerdas, los átomos están dispuestos en algún patrón que requiere que algunos electrones tengan vecinos con el mismo espín. Esto da lugar a curiosas propiedades, además de sustentar algunas propuestas inusuales sobre las condiciones fundamentales del propio universo.

Supervidrio

Un supervidrio es una fase de la materia caracterizada, al mismo tiempo, por una superfluidez y una estructura amorfa congelada.

Definición arbitraria

Aunque se han realizado varios intentos para crear una cuenta unificada, en última instancia, las definiciones de qué estados de la materia existen y el punto en el que cambian los estados son arbitrarias. Algunos autores han sugerido que es mejor pensar en los estados de la materia como un espectro entre un sólido y un plasma en lugar de definirse rígidamente.

Notas y referencias