物質の状態
極めて高い圧力下では、通常の物質は縮退と総称される特別な状態となる。このような超高圧状態は、白色矮星や中性子星等の原子核合成燃料を使い果たした恒星の内部に存在すると信じられているため、天体物理学的な興味が持たれている。
電子縮退は白色矮星の地殻でみられる状態である。電子は原子に束縛されているものの、隣接した原子へも移動することができる。一方中性子縮退は中性子星でみられる状態である。巨大な重力による圧力で原子が圧縮され、電子が電子捕獲によって陽子と結合し、中性子の超高密度の塊となっている。(通常では原子核外にある自由中性子は 15 分未満の半減期で崩壊するが、中性子星では他の要因により中性子が安定となっている。)
固体、液体、気体という古典的な三つの状態はまとめて物質の三態(さんたい)、三相(さんそう)とよばれる。三態が共存する点を三重点という。水の三重点は温度の基準となっている。
三態の間での変化を以下のように呼ぶ。
固体から液体への変化 融解 - 物性値:融点、凝固点
固体から気体への変化 昇華・気化
液体から固体への変化 凝固・固化
液体から気体への変化 蒸発・気化 - 物性値:沸点
気体から固体への変化 凝華・昇華
気体から液体への変化 凝縮・液化・凝結・結露
通常の固体では、電子のスピンは周囲の電子のスピンと逆向きである。しかし、String-net liquid中では、隣り合った電子が同じ向きのスピンを持つことがありうる。このことによって、様々な奇妙な性質を持つ。
超伝導体は、電気抵抗が0であり、完全な導電性を持った物質である。これらは磁場も完全に排除するため、マイスナー効果や反磁性のような現象を起こす。超伝導電磁石は核磁気共鳴画像法に用いられている。
超伝導現象は1911年に発見され、その後75年間は30K以下のいくつかの金属や合金のみでしか知られていなかった。1986年にある種の酸化セラミックでいわゆる高温超伝導が発見され、現在では164Kで超伝導を示す物質まで見つかっている。