حالات ماده از جامد تا پلاسما

[پارمیدا72]

مایعاتو گازها شارههستند، یعنی جریان می‌یابند. این اجسام شکل معینی ندارند و شکلظرفی را که در آن قرار دارند به خود می‌گیرند، در حالی که مقدار معینی دارند. مثلامقدار آب ، دی اکسید کربن ، هوا ، شیر و غیره جرم قابل اندازه گیری و معینی دارند،اما نمی‌توانند همانند جامدات با اعمال نیروی پس زنی کشانی ، در مقابل تغییر شکل ،مقاومت کنند.

اندیشه اولیه تئوری مولکولی مربوط بهرابرت براوانبوده و بر پایه عقاید خودچندین نوع آزمایشات را انجام داد از جمله در یک لیوان شیشه‌ای پر از آب یک قطرهجوهر ریخته و حرکت جوهر را بررسی کرد. این حرکت نامنظم و زیگ زاگ و در هم و بر هممولکولی راحرکت براونیگویند. ولی اینهاتمام حالات ماده نیستند. اشکال ماده بطور کلی عبارتند از: جامد،مایع،گاز،پلاسماوماده چگال بوز - انیشتینوحالت تازه کشف شده یعنیماده چگال فرمیونی.

مواد جامد
مواد جامد در برابر تغییر شکل مقاومت می‌کنند و آنها سفت وشکننده هستند. برای درک چگونگی این موضوع می‌توان جامدات را اینگونه تعریف کنیم: درحالت جامد ، نیروهای بین مولکولی ، به قدری قویتر ازانرژیجنبشیهستند که باعث سخت شدن جسم در نتیجه عدم جاری شدن آن می‌گردند. جامداتشکل و حجم معینی دارند. در جامدات فاصله مولکولها مانند فاصله آنها در مایع است. جامدات نمی‌توانند مانند وضعیتی که حالات مایع و گاز دارند، آزادانه به اطراف حرکتکنند. بلکه ، در جامد ، مولکولها در مکانهای خاصی قرار می‌گیرند و فقط می‌توانند دراطراف این مکانها حرکت نوسانی رفت و برگشتی بسیار کوچک انجام دهند. این حرکت نوسانی، بخصوص در جامدات بلورین ، کاربردهای صنعتی و علمی زیادی را برای این دسته از موادبه دنبال دارد.


جامدات بلورین: وقتی مایع به آرامی سرد شود مولکولهای مایع فرصت پیدامی‌کنند که شکل منظم و ثابتی به خود بگیرند، مثل فلزات.
جامدات بی شکل: وقتی مایعی به سرعت سرد شود مولکولهای مایع دیگر فرصتندارند که شکل منظم و ثابتی به خود بگیرند،مانند: چوب ، پنبه، عاج، شیشه.

مواد مایع
در حالت مایع ، مولکولها به هم نزدیکتر بوده ، بطوری که نیروهایمابین آنها قویتر از انرژی جنبشی آنان می‌باشد. از طرف دیگر ، نیروها آنقدر قوینیستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکولها گردند. از این روست که جریان مایع ازظرفی به ظرف دیگر شدنی است، اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با مایعات دیگر ازقبیل روغنها وگلسیرینبسیار متفاوت است که این تفاوت در سرعت جاری شدن ، میزان مقاومت یک مایع در مقابلجاری شدن ، یعنیویسکوزیتهآن خوانده می‌شود که خود تابعی از شکل ، اندازه مولکولی ، درجه حرارت و فشارمی‌باشد. بنابراین مایعات حجم معین و شکل نامعینی دارند. فاصله مولکولها در مایعاتدر مقایسه با گازها بسیار کم است. در مایعات مولکولها به اطراف خود حرکت می‌کنند وبه سهولت روی هم می‌لغزند و راحت جریان (شارش) پیدا می‌کنند. مواد مایع با قابلیتشکل پذیری و جریان یافتن در شبکه‌های ریز ، کاربردهای زیادی در صنعت پیدا کرده‌اند.
گاز
بطور کلی می‌توان گازها را اینگونه تعریف کرد؛ گاز ها کم چگالند وساده متراکم می‌شوند و نه تنها شکل ظرف خود را می‌گیرند، بلکه آنقدر منبسط می‌شوندتا ظرف را کاملا پر کنند. اما اگر بخواهیم گازها را بهتر بشناسیم می‌توانیم بگوییمکه؛ حالت فیزیکی مواد در شرایطفشارو درجه حرارت طبیعی ، بستگی به اندازه مولکولی و نیروهای فی‌مابین آن دارد. اگرمقدار کمی از یک گاز ، در یک تانک نسبتا بزرگی قرار گیرد، مولکولهای آن با سرعت درسرتاسر تانک پخش می‌شوند. پخش سریع مولکولهای گاز دلالت بر آن میکند که نیروهایموجود فیمابین مولکولها ، بمراتب ضعیفتر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکناست مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهنده آن است که مولکولهایگاز باید نسبتا از هم فاصله گرفته باشند. بنابراین گازها شکل و حجمشان بستگی بهظرفی دارد که در آن جای دارند.
در حالت گازی ، مولکولها آزادانه به اطرافحرکت کرده و با یکدیگر و نیز با دیواره ظرف برخورد می‌کنند. فاصله مولکولها در حالتگازی در حدود چند ده برابر فاصله آنها در حالت مایع و جامد است. اگر در یک ظرفنوشابه پلاستیکی را بسته و آنرا متراکم کنید و سپس آنرا با آب پر کرده و دوباره سعیکنید که آنرا متراکم کنید، در حالت اول به علت فاصله زیاد بین مولکولی در گاز ،متراکم کردن سنگینتر و سختتر صورت می‌گیرد، در صورتی که در حالت دوم چنین نیست.

پلاسما
حالت چهارم مادهپلاسماشبیه گاز است و ازاتمهاییتشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترونهای خود را از دست داده‌اند (یونیدهشده‌اند). بیشتر مواد جهان در حالت پلاسما هستند مانندخورشیدکه از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما اغلب بسیار گرم است و می‌توان آن را درمیدان مغناطیسیبه دام انداخت. اما درتعریفی کلی از پلاسما باید گفت که؛ پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزینتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر پندارد و مجبور شده آنرا حالت مستقلی به حسابآورد. این ماده باماهیت محیط یونیزه، ترکیبی از یونهای مثبتو الکترون با غلظت معین می‌باشد که مقدار الکترونها و یونهای مثبت در یک محیطپلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد ، تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیده‌های طبیعی زیادی از جمله آتش ، خورشید ، ستارگان و غیره در رده حالت پلاسماییماده قرار می‌گیرند.
پلاسما شبیه به گاز است، ولی مرکب از ذرات باردارمتحرکی به نام یون است. یونها به شدت تحت تأثیرنیروهایالکتریکی و مغناطیسیقرار می‌گیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند ازانواع شعله ،بخشخارجی جو زمین،اتمسفر ستارگان، بسیاری از مواد موجود درفضایسحابیو بخشی ازدمستاره دنباله‌داروشفقهایقطبی شمالیکه نمایش خیره کننده‌ای از حالت پلاسمایی ماده است که درمیدان مغناطیسیجریان می‌یابد.
بد نیست بدانید که دانش امروزی حالات دیگری از جملهبرهمکنش ضعیفوقوی هسته‌ایرا نیز در دسته‌بندیها به عنوانحالات پنجم و ششم ماده بحساب می‌آورد که از این حالات در توجیهخواص نوکلئونهای هسته،نیروهای هسته‌ای، واکنشهای هسته‌ای و در کلفیزیکذرات بنیادیاستفاده می‌شود.

چگالی بوز – اینشتین
حالت پنجم با نام ماده چگال بوز - اینشتین (Booze - Einstein condensate) که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نامبوزونها (Bosons) تا دماهایی بسیار پایینپدید می‌آید. بوزونهای سرد در هم فرو می‌روند و ابر ذره‌ای که رفتاری بیشتر شبیه یکموج دارد تا ذره‌های معمولی ، شکل می‌گیرد. ماده چگال بوز - اینشتین شکننده است وسرعت عبور نور در آن بسیار کم است.



چگالی فرمیونی
حالت تازه هم مادهچگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. دبورا جین (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش در اواخر پاییز۱۳۸۲ ، موفق به کشف این شکل تازه ماده شده است، می‌گوید: وقتی با شکل جدیدی از مادهروبرو می‌شوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگیهایش کنید. آنها این ماده تازه را باسرد کردن ابری از پانصد هزار اتم پتاسیم با جرم اتمی ۴۰ تا دمایی کمتر از یکمیلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدید آوردند. این اتمها در چنین دمایی بدونگرانروی جریان می‌یابند و این ، نشانه ظهور ماده‌ای جدید بود. در این حالت اتمهایپتاسیم بدون آنکه چسبندگی میان آنها وجود داشته باشد، بصورت مایع جریان یافتند. حالت چگالیده فرمیونی تا حدی شبیه چگالش بوز - اینشتین است. هر دو حالت از اتمهاییتشکیل شده‌اند که این اتمها در دمای پایین به هم می‌پیوندند و جسم واحدی را تشکیلمی‌دهند. در چگالش بوز - اینشتین اتمها از نوع بوزون هستند، در حالی که در چگالشفرمیونی اتمها فرمیون هستند.

تفاوت میان بوزونها و فرمیونها
رفتار بوزونها به گونه‌ای است که تمایلدارند باهم پیوند برقرار کنند و به هم متصل شوند. یک اتم در صورتی که حاصل جمعتعدادالکترون،پروتونونو ترونهایشزوج باشد، بوزون است. به عنوان مثال اتمهای سدیم بوزون هستند، زیرا اتمهای سدیم درحالت عادی یازده الکترون ، یازده پروتون و دوازده نوترون دارند که حاصل جمع آنهاعدد زوج ۳۴ می‌شود. بنابراین اتمهای سدیم این قابلیت را دارند که در دماهای پایینبه هم متصل شوند و حالت چگالیده بوز - اینشتین را پدید آورند، اما از طرف دیگرفرمینها منزوی هستند. این ذرات طبقاصل طرد پائولیهنگامی که در یک حالتکوانتومی قرار می‌گیرند همدیگر را دفع می‌کنند و اگر ذره‌ای در یک حالت کوانتومیخاص قرار گیرد مانع از آن می‌شود که ذره دیگری هم بتواند به آن حالت دسترسییابد.
هر اتم که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترونهایش فرد باشدفرمیون است. به عنوان مثال ، اتمهای پتاسیم با عدد جرمی ۴۰ فرمیون هستند، زیرادارای ۱۹ الکترون ، ۱۹ پروتون و ۲۱ نوترون هستند و حاصل جمع این سه عدد برابر ۵۹می‌شود. دکتر جین و همکارانش بر پایه همین خاصیت انزوا طلبی فرمیونها روشی را پیشگرفتند و از میدانهای مغناطیسی کنترل شونده‌ای برای انجام آزمایشها استفاده کردند. میدان مغناطیسیباعث می‌شود که اتمهای منفردباهم جفت شوند و میزان جفت شدگی اتمها در این حالت با تغییر میدان مغناطیسی قابلکنترل است. انتظار می‌رفت که اتمهای جفت شده پتاسیم خواص همانند بوزونها داشتهباشند، اما آزمایشها نشان دادند که در بعضی از اتمها که میزان جفت شدگی ضعیف بودهنوز بعضی از خواص فرمیونی خود را از دست نداده بودند. در این حالت یک جفت ازاتمهای جفت شده می‌تواند به جفت دیگری متصل شود و این جفت شدگی به همین ترتیب ادامهیابد تا اینکه سرانجام باعث تشکیل حالت چگالیده فرمیونی شود
پادشاه ایرانی

http://www.parsiblog.com/FirendsAlbum/nasimesaba/Flower05.gif (http://www.parsiblog.com/FirendsAlbum/nasimesaba/Flower05.gif)

[پارمیدا72]

6 حالت ماده (با توضيح کامل)

ديد کلي
يونانيان باستان ، عالم را متشکل از چهار عنصر آتش ، خاک ، آب و هوا ميدانستند. امروزه دانشمندان بکمک اين عناصر ، تمام اجزاي تشکيل دهنده جهان را آن طور که هست ، توضيح ميدهند. آتش بيانگر انرژي بوده و سه عنصر ديگر نشان دهنده سه حالت از ماده جامد ، مايع و گاز ميباشند. بر طبق اين تقسيم بندي ، مواد جامد داراي شکل و ابعاد مشخصي بوده و همچنين جرم ، حجم و وزن مشخصي دارند.
مايعات و گازها شاره هستند، يعني جريان مييابند. اين اجسام شکل معيني ندارند و شکل ظرفي را که در آن قرار دارند بخود ميگيرند، در حاليکه مقدار معيني دارند. مثلا مقدار آب ، دي اکسيد کربن ، هوا ، شير و غيره جرم قابل اندازه گيري و معيني دارند، اما نميتوانند همانند جامدات با اعمال نيروي پس زني کشاني ، در مقابل تغيير شکل ، مقاومت کنند.


بررسي حالات پنج گانه ماده و تحليلي بر چيستي حالات تازه آن


تا کنون با سه شکل ماده آشنا شده ايد: گاز، مايع و جامد.
ولي اينها تمام حالات ماده نيستند. اشکال ماده به طور کلي عبارتند از : جامد ,مايع ,گاز ,پلاسما و ماده چگال بونز -انيشتين- و حالت تازه کشف شده يعني ماده چگال فرميوني.


جامد
مواد جامد در برابر تغيير شکل مقاومت مي کنند و آنها سفت و شکننده هستند.
براي درک چگونگي اين موضوع مي توان جامدات را اينگونه تعريف کنيم.
در حالت جامد ، نيروهاي بين مولکولي ، بقدري قويتر از انرژي جنبشي هستند که باعث سخت شدن جسم در نتيجه عدم جاري شدن آن ميگردند. جامدات شکل و حجم معيني دارند. در جامدات فاصله مولکولها مانند فاصله آنها در مايع است. جامدات نميتوانند مانند وضعيتي که حالات مايع و گاز دارند، آزادانه به اطراف حرکت کنند. بلکه ، در جامد ، مولکولها در مکانهاي خاصي قرار ميگيرند و فقط ميتوانند در اطراف اين مکانها حرکت نوساني رفت و برگشتي بسيار کوچک انجام دهند.
اين حرکت نوساني ، بخصوص در جامدات بلورين ، کاربردهاي صنعتي و علمي زيادي را براي اين دسته از مواد به دنبال دارد.


مايع
در حالت مايع ، مولکولها بهم نزديکتر بوده، بطوريکه نيروهاي مابينشان قويتر از انرژي جنبشي آنان ميباشد. از طرف ديگر ، نيروها آنقدر قوي نيستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکولها گردند. از اين روست که جريان مايع از ظرفي به ظرف ديگر شدني است، اما نسبت سرعت جاري شدن آب در مقايسه با مايعات ديگر از قبيل روغنها و گلسيرين بسيار متفاوت است که اين تفاوت در سرعت جاري شدن ، ميزان مقاومت يک مايع در مقابل جاري شدن ،يعني ويسکوزيته آن خوانده مي شود که خود تابعي از شکل ، اندازه مولکولي ، درجه حرارت و فشار ميباشد. بنابراين مايعات حجم معين و شکل نامعيني دارند.
فاصله مولکولها در مايعات در مقايسه با گازها بسيار کم است. در مايعات مولکولها به اطراف خود حرکت ميکنند و به سهولت روي هم ميلغزند و راحت جريان (شارش) پيدا ميکنند. مواد مايع با قابليت شکل پذيري و جريان يافتن در شبکههاي ريز ، کاربردهاي زيادي در صنعت پيدا کردهاند.


گاز
به طور کلي مي توان گازها را اينگونه تعريف کرد ؛
گاز ها کم چگالند و ساده متراکم مي شوند و نه تنها شکل ظرف خود را مي گيرند بلکه آنقدر منبسط مي شوند تا ظرف را کاملا پر کنند.
اما اگر بخواهيم گازها را بهتر بشناسيم مي توانيم بگوییم که ؛
حالت فیزیکی مواد در شرایط فشار و درجه حرارت طبیعی ، بستگی به اندازه مولکولی و نیروهای فیمابین آن دارد. اگر مقدار کمی از یک گاز ، در یک تانک نسبتا بزرگی قرار گیرد، مولکولهای آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش میشوند. پخش سریع مولکولهای گاز دلالت بر آن میکند که نیروهای موجود فیمابین مولکولها ، بمراتب ضعیفتر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکن است مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهنده آن است که مولکولهای گاز باید نسبتا از هم فاصله گرفته باشند. بنابراین گازها شکل و حجمشان بستگی به ظرفی دارد که در آن جای دارند.
در حالت گازی ، مولکولها آزادانه به اطراف حرکت کرده و با یکدیگر و نیز با دیواره ظرف برخورد میکنند. فاصله مولکولها در حالت گازی در حدود چند ده برابر فاصله آنها در حالت مایع و جامد است. اگر در یک ظرف نوشابه پلاستیکی را بسته و آنرا متراکم کنید و سپس آنرا با آب پر کرده و دوباره سعی کنید که آنرا متراکم کنید، در حالت اول بعلت فاصله زیاد بین مولکولی در گاز ، متراکم کردن سنگینتر و سختتر صورت میگیرد، در صورتی که در حالت دوم چنین نیست.


پلاسما
حالت چهارم ماده پلاسما ,شبیه گاز است و از اتمهایی تشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترون های خود را از دست داده اند (یونیده شده اند) .http://www.parsiblog.com/PhotoAlbum/chengr/1977676111.jpg
بیشتر مواد جهان در حالت پلاسما هستند مانند خورشید که از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما اغلب بسیار گرم است و می توان آن را در میدان مغناطیسی به دام انداخت.
اما در تعریفی کلی از پلاسما باید گفت که ؛ پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر پندارد و مجبور شده آنرا حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه ، ترکیبی از یونهای مثبت و الکترون با غلظت معین میباشد که مقدار الکترونها و یونهای مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد ، تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیدههای طبیعی زیادی از جمله آتش ، خورشید ، ستارگان و غیره در رده حالت پلاسمایی ماده قرار میگیرند.
پلاسما شبیه به گاز است، ولی مرکب از ذرات باردار متحرکی به نام یون است. یونها بشدت تحت تاثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار میگیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله ، بخش خارجی جو زمین ، اتمسفر ستارگان ، بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنبالهدار و شفقهای قطبی شمالی که نمایش خیره کننده ای از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان مییابد
بد نیست بدانید که دانش امروزی حالات دیگری از جمله برهمکنش ضعیف و قوی هستهای را نیز در دستهبندیها بعنوان حالات پنجم و ششم ماده بحساب میآورد که از این حالات در توجیه خواص نکلئونهای هسته ، نیروهای هستهای ، واکنش های هستهای و در کل ((فیزیک ذرات بنیادی)) استفاده میشود.


چگال بوز – اینشتین
حالت پنجم با نام ماده چگال بوز-اینشتین(Booze-Einstein condensate) که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزونها (Bosons)تا دماهایی بسیار پایین پدید میآید. بوزونهای سرد در هم فرومیروند و ابر ذرهای که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذرههای معمولی ، شکل میگیرد. ماده چگال بوز-اینشتین شکننده است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.


چگال فرمیونی http://www.parsiblog.com/PhotoAlbum/chengr/boz.jpg
حالت تازه هم ماده چگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. “دبورا جین” (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش در اواخر پاییز ۱۳۸۲ ، موفق به کشف این شکل تازه ماده شده است، میگوید”: وقتی با شکل جدیدی از ماده روبرو میشوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگیهایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصدهزار اتم پتاسیم با جرم اتمی ۴۰ تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتمها در چنین دمایی بدون گرانروی جریان مییابند و این ، نشانه ظهور مادهای جدید بود.
در این حالت اتمهای پتاسیم بدون آنکه چسبندگی میان آنها وجود داشته باشد ، بصورت مایع جریان یافتند . حالت چگالیده فرمیونی تا حدی شبیه چگالش بوز- اینشتین است .
هر دو حالت از اتمهایی تشکیل شده اند که این اتم ها در دمای پایین به هم می پیوندند و جسم واحدی را تشکیل می دهند . در چگالش بوز- اینشتین اتم ها از نوع بوزون هستند در حالیکه در چگالش فرمیونی اتم ها فرمیون هستند.
تفاوت میان بوزون ها و فرمیونها چیست ؟
رفتار بوزون ها به گونه ای است که تمایل دارند با هم پیوند برقرار کنند و به هم متصل شوند . یک اتم در صورتی که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش زوج باشد، بوزون است . بعنوان مثال اتمهای سدیم بوزون هستند زیرا اتمهای سدیم در حالت عادی یازده الکترون ، یازده پروتون و دوازده نوترون دارند که حاصل جمع آنها عدد زوج ۳۴ می شود . بنابراین اتمهای سدیم این قابلیت را دارند که در دماهای پایین به هم متصل شوند و حالت چگالیده بوز- اینشتین را پدید اورند اما از طرف دیگر فرمین ها منزوی هستند . این ذرات طبق اصل طرد پائولی هنگامی که در یک حالت کوانتومی قرار می گیرند همدیگر را دفع می کنند و اگر ذره ای در یک حالت کوانتومی خاص قرار گیرد مانع از آن می شود که ذره دیگری هم بتواند به آن حالت دسترسی یابد .
هر اتم که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش فرد باشد فرمیون است . به عنوان مثال ، اتم های پتاسیم با عدد جرمی ۴۰ فرمیون هستند زیرا دارای ۱۹ الکترون ، ۱۹ پروتون و ۲۱ نوترون هستند و حاصل جمع این سه عدد برابر ۵۹ می شود . دکتر جین و همکارانش بر پایه همین خاصیت انزوا طلبی فرمیونها روشی را پیش گرفتند و از میدانهای مغناطیسی کنترل شونده ای برای انجام آزمایشها استفاده کردند . میدان مغناطیسی باعث می شود که اتمهای منفرد با هم جفت شوند و میزان جفت شدگی اتمها در این حالت با تغییر میدان مغناطیسی قابل کنترل است . انتظار می رفت که اتمهای جفت شده پتاسیم خواص همانند بوزونها داشته باشند اما آزمایشها نشان دادند که در بعضی از اتمها که میزان جفت شدگی ضعیف بود هنوز بعضی از خواص فرمیونی خود را از دست نداده بودند .
در این حالت یک جفت از اتمهای جفت شده می تواند به جفت دیگری متصل شود و این جفت شدگی به همین ترتیب ادامه یابد تا این که سرانجام باعث تشکیل حالت چگالیده فرمیونی شود .
دکتر جین شک داشت که جفت شدگی اتم های مشاهده شده همانند جفت شدگی اتمهای هلیوم مایع باشد که به آن ابر شارگی می گویند . ابرشاره ها نیز بدون اینکه خاصیت چسبندگی بین آنها باشد به راحتی جریان می یابند . وضعیت مشابه دیگر ، حالت ابر رسانایی است . در یک ابر رسانا الکترونهای جفت شده( الکترون ها فرمیون هستند ) به محض آنکه با مقاومت الکتریکی مواجه شوند به راحتی جریان می یابند . علاقه وافری به ابر رساناها وجود دارد زیرا از آنها برای تولید الکتریسیته پاک و ارزان می توان استفاده کرد در صورتی که استفاده از ابر رساناها در تکنولوژی میسر شود قطارهای برقی سریع السیر و کامپیوترهای فوق سریع با قیمت پایین روانه بازار خواهد شد اما متاسفانه استفاده از ابررساناها و حتی تحقیق در باره آنها دشوار است .
بزرگترین مشکل این است که حداقل دمایی که لازم است تا یک ابررسانا ایجاد شود ۱۳۵- درجه سلسیوس است . بنابراین نیتروژن مایع یا دستگاه سرد کننده دیگری لازمست تا سیمهای رابط و هر وسیله جانبی دیگری که الکترونهای جفت شده در ان محیط قرار می گیرند را نگه دارد . این فرایند هزینه زیادی می خواهد و به دستگاههای پر حجمی نیاز دارد . اما اگر ابررسانایی بردمای اتاق شود کار کردن با آن فوق العاده راحت می شود و استفاده ازآن به خاطر مزیت های یاد شده سریعا افزایش می یابد جین می گوید کنترل میزان جفت شدگی اتمهابا استفاده از تغییر میدان مغناطیسی همانند تغییر دما برای یک ابررسانا ست . این روند ما را امیدوار می کند که بتوانیم آموخته های خود از چگالش فرمیونی را به دیگر زمینه ها از جمله ابر رسانایی در دمای اتاق تسری دهیم.
ناسا کاربردهای زیادی را برای ابررساناهادر نظر گرفته است به عنوان مثال استفاده از ابر رساناها باعث خواهد شد که مدار ماهواره های چرخنده به دور زمین با دقت بسیاربالایی کنترل شوند . خاصیت اصلی ابر رساناها به دلیل نداشتن مقاومت الکتریکی امکان انتقال جریان الکتریکی – حجم کوچکی از ابررسانا است . به همین خاطر اگر به جای سیم های مسی از ابر رساناها استفاده شود ،موتورهای فضاپیماها تا ۶ برابر نسبت به موتورهای فعلی سبکتر خواهند شد و باعث می شود که وزن و فضاپیما بسیار کاهش یابد .
از دیگر زمینه هایی که ابررساناها می توانند نقش اساسی در آنها بازی می کنند می توان کاوش های بعدی انسان از فضا را نام برد . ابررساناها بهترین گزینه برای تولید وانتقال بسیارکارآمد انرژی الکتریکی هستند و طی شب های طولانی ماه که دما تا ۱۷۳- درجه سانتی گراد پایین می آید و طی ماه های ژانویه تا مارس دستگاه های MRI ساخته شده ازسیم های ابررسانا ، ابزار تشخیص دقیق و توانمندی در خدمت سلامت خدمه فضاپیما خواهد بود .

پادشاه ایرانی