Quan anem a l’escola, ens expliquen que la matèria es troba en tres estats: el sòlid, el líquid i el gasós. Generalment, se’n posa l’exemple de l’aigua, que es pot trobar en tots tres estats a la superfície de la Terra: en forma sòlida (el gel), en forma líquida (la més habitual) i en forma gasosa (el vapor d’aigua).
Però la natura és quelcom més complexa i hi ha més estats de la matèria. Alguns són força comuns a l’univers. Altres són realment estranys.
El quart estat de la matèria és el plasma. Recordo que la definició clàssica era que el plasma era un estat de la matèria format per un gas enrarit en el qual els àtoms s’han ionitzat i, per tant, tenen càrrega elèctrica. És molt comú al voltant de les estrelles, però es pot produir fàcilment a la Terra.
Als grans acceleradors de partícules es pot crear un estat exòtic de la matèria anomenat plasma de quarks i gluons. No entrarem en detalls, però és una forma extraordinàriament energètica de la matèria que es creu que es troba a l’interior de les estrelles de neutrons.
També hi ha els superfluids, que són uns gasos ultrafreds que flueixen sense cap viscositat ni fricció a causa de les seves propietats quàntiques. Es troben molt a prop del zero absolut.
En aquest sentit, també un tipus de matèria molt freda és el condensat de Bose-Einstein. Certs tipus d’àtoms o altres partícules, anomenades bosons, que tenen un spin enter, es poden ajuntar tant com es vulgui i es troben al mateix lloc, formant una mena de superàtom. Tenen interessants propietats que encara estan en estudi.
De manera equivalent, hi ha els condensats de Fermi, però ara en comptes de bosons, s’empren fermions, que són partícules de spin semienter, com per exemple, els electrons.
També hi ha els supersòlids, formats per àtoms d’heli-4 a temperatures pròximes al zero absolut i que es comporten com a sòlids i fluids alhora.
Hi ha estats molt més rars encara, com la matèria de la qual estan formades les nanes blanques, un tipus molt comú d’estrella. La matèria es troba tan comprimida que es diu que està degenerada.
Si continuem comprimint una estrella, llavors els protons i els neutrons es transformen en neutrons, formant una estrella d’una massa d’una densitat increïblement elevada.
Encara hi ha més estats estranys, però són massa estranys per descriure’ls aquí amb poques paraules. Això sí, lluny de ser simples curiositats de laboratori, algunes d’aquestes formes de la matèria poden arribar a tenir importants aplicacions pràctiques, com els superfluids o els condensats de Bose-Einstein.
Enric Quílez i Castro
President del Grup de Recerca de Cerdanya
