го боку, і, з іншого боку, вже кілька перевершені. Справа в тому, що в лабораторних умовах екстремальні стану можна створювати або на коротку мить, або на відносно довгий час. Статичні методи, засновані на застосуванні спеціальних механічних пристроїв, дають можливість отримувати тиску порядку мільйона атмосфер; одночасно можна здійснити нагрів речовини приблизно до тисячі градусів. Динамічні методи, засновані на використанні потужних ударних вибухових хвиль, дозволяють досягти тисків у кілька десятків тисяч атмосфер; температура при цьому зростає до десятків і сотень тисяч градусів. Якщо ж мова йде тільки про нагрівання речовини, коли стиснення не потрібно, то методи, які можна використовувати для цього, досить різноманітні: потужні розряди в плазмі, резонансний розігрів електромагнітним полем, інжекція в плазму попередньо прискорених згустків частинок, розігрів за допомогою лазерів і т. д. До теперішнього часу досягнуті температури, вимірюється десятками мільйонів градусів.
Слідом за першими зарубками зробимо на осях температур і тисків ще кілька, нарощуючи значення тієї та іншої величини в геометричній прогресії (на нашій діаграмі прийнятий логарифмічний масштаб). Виявляється, потрібно всього лише чотири кроки, щоб вийти до кордонів області екстремальних станів, які визначаються рівнем наших знань, що відносяться до фізики високих енергій.
Чи не відомо, що буде відбуватися з речовиною, коли в кожен нуклон буде влдожена енергія, по порядку величини відповідна його масі, згідно з формулою Ейнштейна E = mc 2 . Поки достовірно відомо дуже мало інформації, щоб говорити про більшу концентрації енергії; тому зупинимося біля порогу народження таких гіпотетичних частинок як кварки або проміжні бозони. При більш високих температурах і тисках властивості речовини виявилися б радикально залежними від того, чи існують в дійсності такі частинки.
Обрана гранична концентрація енергії вимірюється величиною 10 37 ерг/см 3 і відповідає температурі близько 10 13 градусів і тискам близько 10 31 атмосфер. Такими рівнями окреслена верхня межа розглянутої нами області екстремальних станів речовини. За цією межею залишаються умови на самих ранніх стадіях еволюції Всесвіту, у ряді колапсуючої або проходять катастрофічні етапи своєї еволюції небесних тіл, а також, можливо, в ядрах масивних пульсарів.
Тепер окреслимо розглянуту область станів нижньою межею. Нехай екстремальні стану, досягнуті і вивчені в лабораторних умовах, залишаться за нею. Чи не відкинувши їх, неможливо було б розібратися в тому винятковому різноманітності форм і властивостей, притаманних речовині в холодному стислому стані: електричних, хімічних, оптичних та т. д. і т. п.
З ростом температури і тиску структура речовини упорядковується і спрощується: руйнуються молекули і молекулярні комплекси і речовина переходить в чисто атомарний стан; електронні оболонки атомів перебудовуються, і заповнення електронних рівнів стає все більш регулярним; від ядер відриваються зовнішні електрони, визначають хімічну індивідуальність речовини, а потім коллектівізіруются, оголюючи ядра, і всі інші електрони. Зрештою властивості речовини будуть залежати лише від того, яким шляхом досягнуто висока концентрація енергії: з просуванням уздовж осі температур всі речовини стають плазмою, уздовж осі тисків - ідеальними металами з єдиною, найбільш щільною кристалічної гратами - об'ємно-центрованої кубічної (треба зауважити, що тверде речовина набуває її лише тоді, коли ядра атомів повністю оголені) (див. рис. 2). br/>В
Рис. 2. Розміщення ядер атомів у кристалі з об'ємно-центрованої кубічної гратами
Але для того, щоб здійснилися всі згадані уніфікують перебудови, потрібна енергія, достатня хоча б для того, щоб відірвати від атома зовнішні електрони. Відповідна концентрація енергії становить близько 10 14 ерг/см 3 . Звідси вже неважко перейти до температур (сотні тисяч градусів) і тисків (Сотні мільйонів атмосфер). Тільки при достатньому видаленні від цього кордону можливо скільки-загальне теоретичний опис властивостей речовини.
Але тут теоретичні передбачення при нинішньому стані експериментальної техніки вже не допускають перевірки шляхом експериментів і спостережень. Тим часом можливості чисто теоретичних досліджень сильно обмежені: необхідно враховувати взаємодії між частками, а їх надійний облік неможливий, особливо поблизу верхньої межі розглядуваної області, де сучасна фізика не має в своєму розпорядженні послідовної теорією сильних взаємодій.
З цієї причини у фізиці екстремальних станів є ще чимало проблем, що чекають свого остаточного рішення.
І разом з тим навіть у світлі сьогоднішніх наших знань область екстремальних станів постає перед нами аж ніяк не як суцільна біла пляма. Ця область досить впевнено ділиться за характером агрегатного стану р...
